This is a bilingual snapshot page saved by the user at 2025-5-6 14:41 for https://app.immersivetranslate.com/pdf-pro/449deed3-3621-4336-99e6-4ac2eb6f8b85/, provided with bilingual support by Immersive Translate. Learn how to save?
As a library, NLM provides access to scientific literature. Inclusion in an NLM database does not imply endorsement of, or agreement with, the contents by NLM or the National Institutes of Health.
Ως βιβλιοθήκη, η NLM παρέχει πρόσβαση στην επιστημονική βιβλιογραφία. Η συμπερίληψη σε μια βάση δεδομένων της NLM δεν συνεπάγεται την έγκριση ή τη συμφωνία με το περιεχόμενο από την NLM ή τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.
Learn more: PMC Disclaimer I PMC Copyright Notice
Μάθετε περισσότερα: PMC Copyright Notice

Magn Reson Imaging. Author manuscript; available in PMC 2012 Nov 1.
Magn Reson Imaging. Διαθέσιμο στο PMC 2012 Nov 1.

Published in final edited form as:
Δημοσιεύθηκε σε τελική επεξεργασμένη μορφή ως:

Magn Reson Imaging. 2012 Nov; 30(9): 1279-1290.
Published online 2012 Aug 13. doi: 10.1016/j.mri.2012.06.003
Δημοσιεύθηκε online 2012 Aug 13. doi: 10.1016/j.mri.2012.06.003
PMCID: PMC3468320
NIHMSID: NIHMS410755
PMID: 22898699 22898699 _ 22898699 _\underline{22898699}

3T MR-Guided Brachytherapy for Gynecologic Malignancies
Βραχυθεραπεία 3T MR-Guided Brachytherapy για γυναικολογικές κακοήθειες

Tina Kapur, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} Jan Egger, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} Antonio Damato, PhD, 2 2 ^(2){ }^{2} Ehud J. Schmidt, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} and Akila N. Viswanathan, MD, MPH 2 2 ^(2){ }^{2}
Tina Kapur, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} Jan Egger, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} Antonio Damato, PhD, 2 2 ^(2){ }^{2} Ehud J. Schmidt, PhD, 1 1 ^(1){ }^{1} και Akila N. Viswanathan, MD, MPH 2 2 ^(2){ }^{2}

Abstract  Περίληψη

Gynecologic malignancies are a leading cause of death in women worldwide. Standard treatment for many primary and recurrent gynecologic cancer cases includes a combination of external beam radiation, followed by brachytherapy. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is benefitial in diagnostic evaluation, in mapping the tumor location to tailor radiation dose, and in monitoring the tumor response to treatment. Initial studies of MR-guidance in gynecologic brachtherapy demonstrate the ability to optimize tumor coverage and reduce radiation dose to normal tissues, resulting in improved outcomes for patients.
Οι γυναικολογικές κακοήθειες αποτελούν κύρια αιτία θανάτου των γυναικών παγκοσμίως. Η συνήθης θεραπεία για πολλές περιπτώσεις πρωτοπαθούς και υποτροπιάζοντος γυναικολογικού καρκίνου περιλαμβάνει συνδυασμό εξωτερικής ακτινοβολίας και στη συνέχεια βραχυθεραπείας. Η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) είναι επωφελής για τη διαγνωστική αξιολόγηση, τη χαρτογράφηση της θέσης του όγκου για την προσαρμογή της δόσης ακτινοβολίας και την παρακολούθηση της ανταπόκρισης του όγκου στη θεραπεία. Οι αρχικές μελέτες της μαγνητικής καθοδήγησης στη γυναικολογική βραχυθεραπεία καταδεικνύουν την ικανότητα βελτιστοποίησης της κάλυψης του όγκου και μείωσης της δόσης ακτινοβολίας στους φυσιολογικούς ιστούς, με αποτέλεσμα τη βελτίωση των αποτελεσμάτων για τις ασθενείς.

In this article we describe a methodology to aid applicator placement and treatment planning for 3 Tesla (3T) MR-guided brachytherapy that was developed specifically for gynecologic cancers. This has been used in 18 cases to date in the Advanced Multimodality Image Guided Operating suite at Brigham and Women’s Hospital. It is comprised of state of the art methods for MR imaging, image analysis, and treatment planning. An MR sequence using 3D-balanced steady state free precession in a 3T MR scan was identified as the best sequence for catheter identification with ballooning artifact at the tip. 3D treatment planning was performed using MR images. Item in development include a software module designed to support virtual needle trajectory planning that includes probabilistic bias correction, graph based segmentation, and image registration algorithms. The results demonstrate that 3 T MR has a role in gynecologic brachytherapy. These novel developments improve targeted treatment to the tumor while sparing the normal tissues.
Σε αυτό το άρθρο περιγράφουμε μια μεθοδολογία για την υποβοήθηση της τοποθέτησης του εφαρμοστή και του σχεδιασμού της θεραπείας για την καθοδηγούμενη με μαγνητική τομογραφία βραχυθεραπεία 3 Tesla (3T), η οποία αναπτύχθηκε ειδικά για γυναικολογικούς καρκίνους. Αυτή έχει χρησιμοποιηθεί σε 18 περιπτώσεις μέχρι σήμερα στην προηγμένη πολυτροπική χειρουργική σουίτα καθοδηγούμενης εικόνας στο νοσοκομείο Brigham and Women's Hospital. Αποτελείται από σύγχρονες μεθόδους για την απεικόνιση με μαγνητική τομογραφία, την ανάλυση εικόνας και τον σχεδιασμό της θεραπείας. Μια ακολουθία μαγνητικής τομογραφίας με χρήση 3D-balanced steady state free precession σε σάρωση MR 3T προσδιορίστηκε ως η καλύτερη ακολουθία για την αναγνώριση του καθετήρα με artifact ballooning στο άκρο. Πραγματοποιήθηκε τρισδιάστατος σχεδιασμός θεραπείας με χρήση εικόνων MR. Το υπό ανάπτυξη στοιχείο περιλαμβάνει μια ενότητα λογισμικού που έχει σχεδιαστεί για την υποστήριξη του σχεδιασμού της εικονικής τροχιάς της βελόνας και περιλαμβάνει πιθανολογική διόρθωση μεροληψίας, τμηματοποίηση βάσει γραφήματος και αλγορίθμους καταχώρισης εικόνας. Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η μαγνητική τομογραφία 3 Τ έχει ρόλο στη γυναικολογική βραχυθεραπεία. Αυτές οι νέες εξελίξεις βελτιώνουν τη στοχευμένη θεραπεία στον όγκο, ενώ παράλληλα προστατεύουν τους φυσιολογικούς ιστούς.

Keywords: Brachytherapy, segmentation, bias correction
Λέξεις-κλειδιά: Brachytherapy, τμηματοποίηση, διόρθωση μεροληψίας

1. INTRODUCTION  1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Gynecologic malignancies, which include cervical, endometrial, ovarian, vaginal and vulvar cancers, cause significant mortality in women worldwide. In the United States, the number of gynecologic cancers has been increasing in recent years, while the death rate has remained relatively steady at about 35 % 35 % 35%35 \% of incidence [1]. The standard-of-care treatment for many primary and recurrent gynecologic cancers consists of external-beam radiation followed by brachytherapy [2]. In contrast to external-beam radiation treatment, in which a linear accelerator aims radiation beams at the pelvis from outside the body, in brachytherapy, radioactive sources that deliver very high doses of radiation are placed directly inside the cancerous tissue using intracavitary or interstitial applicators. The focus of our work is on gynecologic brachytherapy, a procedure in which the use of magnetic resonance (MR) guidance holds great promise.
Οι γυναικολογικές κακοήθειες, οι οποίες περιλαμβάνουν τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, του ενδομητρίου, των ωοθηκών, του κόλπου και του αιδοίου, προκαλούν σημαντική θνησιμότητα στις γυναίκες παγκοσμίως. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο αριθμός των γυναικολογικών καρκίνων αυξάνεται τα τελευταία χρόνια, ενώ το ποσοστό θνησιμότητας παραμένει σχετικά σταθερό σε περίπου 35 % 35 % 35%35 \% της επίπτωσης [1]. Η συνήθης θεραπεία για πολλούς πρωτοπαθείς και υποτροπιάζοντες γυναικολογικούς καρκίνους συνίσταται στην ακτινοβολία εξωτερικής δέσμης ακολουθούμενη από βραχυθεραπεία [2]. Σε αντίθεση με τη θεραπεία με εξωτερική ακτινοβολία, κατά την οποία ένας γραμμικός επιταχυντής στοχεύει δέσμες ακτινοβολίας στην πύελο από το εξωτερικό του σώματος, στη βραχυθεραπεία, ραδιενεργές πηγές που παρέχουν πολύ υψηλές δόσεις ακτινοβολίας τοποθετούνται απευθείας στο εσωτερικό του καρκινικού ιστού με τη χρήση ενδοκοιλιακών ή διατοιχωματικών εφαρμογών. Η εργασία μας επικεντρώνεται στη γυναικολογική βραχυθεραπεία, μια διαδικασία στην οποία η χρήση της καθοδήγησης με μαγνητικό συντονισμό (MR) υπόσχεται πολλά.
The use of imaging to assist with gynecologic brachytherapy treatment planning and dose delivery has evolved from 2D plain x-ray to 3D, including computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) [3]. With plain x-ray imaging, the exact dose administered to the tumor is unknown. Therefore, in 2D imaging, proper positioning of the applicator is critical so that dose is delivered in as symmetric a fashion as possible; proper applicator position has been shown to impact disease-free survival [4]. With 3D imaging, in addition to noting applicator position, the tumor may be visualized and contoured, permitting accurate tailoring of the radiation dose.
Η χρήση της απεικόνισης για την υποβοήθηση του σχεδιασμού της γυναικολογικής θεραπείας βραχυθεραπείας και της χορήγησης δόσης έχει εξελιχθεί από τη δισδιάστατη απλή ακτινογραφία σε τρισδιάστατη, συμπεριλαμβανομένης της υπολογιστικής τομογραφίας (CT) και της μαγνητικής τομογραφίας (MRI) [3]. Με την απεικόνιση με απλές ακτίνες Χ, η ακριβής δόση που χορηγείται στον όγκο είναι άγνωστη. Ως εκ τούτου, στη δισδιάστατη απεικόνιση, η σωστή τοποθέτηση του εφαρμοστή είναι κρίσιμη, ώστε η δόση να χορηγείται με όσο το δυνατόν συμμετρικότερο τρόπο- η σωστή θέση του εφαρμοστή έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζει την επιβίωση χωρίς νόσο [4]. Με την τρισδιάστατη απεικόνιση, εκτός από τη σημείωση της θέσης του εφαρμοστή, ο όγκος μπορεί να απεικονιστεί και να διαμορφωθεί, επιτρέποντας την ακριβή προσαρμογή της δόσης ακτινοβολίας.
Although MRI is used routinely in the diagnosis of cervical cancer due to its increased sensitivity compared to CT [5], the implementation of MR in gynecologic brachytherapy planning is gradually increasing [6, 7]. Our previous studies using MR imaging in gynecologic brachytherapy demonstrate the feasibility of guidance for applicator placement using a low-field 0.5 T open-configuration scanner [ 8 , 9 ] 8 _ , 9 ] 8_,9]\underline{8}, 9].
Αν και η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιείται συνήθως στη διάγνωση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας λόγω της αυξημένης ευαισθησίας της σε σύγκριση με την αξονική τομογραφία [5], η εφαρμογή της μαγνητικής τομογραφίας στον σχεδιασμό της γυναικολογικής βραχυθεραπείας αυξάνεται σταδιακά [6, 7]. Οι προηγούμενες μελέτες μας με τη χρήση της μαγνητικής τομογραφίας στη γυναικολογική βραχυθεραπεία καταδεικνύουν τη δυνατότητα καθοδήγησης για την τοποθέτηση του εφαρμοστή με τη χρήση ενός σαρωτή χαμηλού πεδίου 0,5 T ανοικτής διαμόρφωσης [ 8 , 9 ] 8 _ , 9 ] 8_,9]\underline{8}, 9] .
In this article we present a combined diagnostic, guidance and treatment planning approach with imaging from a single high field 3-Tesla (3T) closed-bore MR scanner. We describe our developments to aid applicator placement and treatment planning for 3T MR-guided brachytherapy specifically for gynecologic cancers, and report on our experience implementing this system in the Advanced Multimodality Image Guided Operating (AMIGO) suite at Brigham and Women’s Hospital.
Σε αυτό το άρθρο παρουσιάζουμε μια συνδυασμένη προσέγγιση διάγνωσης, καθοδήγησης και σχεδιασμού θεραπείας με απεικόνιση από έναν ενιαίο μαγνητικό τομογράφο κλειστού τύπου υψηλού πεδίου 3-Tesla (3T). Περιγράφουμε τις εξελίξεις μας για την υποβοήθηση της τοποθέτησης του εφαρμοστή και του σχεδιασμού της θεραπείας για την καθοδηγούμενη με 3T MR βραχυθεραπεία ειδικά για γυναικολογικούς καρκίνους και αναφέρουμε την εμπειρία μας από την εφαρμογή αυτού του συστήματος στη σουίτα Advanced Multimodality Image Guided Operating (AMIGO) στο Brigham and Women's Hospital.

2. MATERIALS AND METHODS
2. ΥΛΙΚΆ ΚΑΙ ΜΈΘΟΔΟΙ

2.1 the Advanced Multimodality Image Guided Operating (AMIGO) Suite
2.1 η προηγμένη πολυτροπική χειρουργική σουίτα AMIGO (Advanced Multimodality Image Guided Operating)

AMIGO was launched in 2011 as a multimodal successor to the original 0.5T Signa SP (GE Healthcare) magnetic resonance therapy (MRT) unit at Brigham and Women’s Hospital, in which interstitial gynecologic brachytherapy was performed from 2002 to 2006. AMIGO is an integrated operating suite in which multidisciplinary patient treatment may be guided by x-ray, ultrasound, intra-operative 3T MRI, and/or positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) (Figure 1). A layout of the AMIGO unit is shown in Figure 2. The goal of AMIGO is to better define anatomic tumor boundaries and the relationship of tumor to normal tissues using available imaging, and to integrate this with more complete tumor treatment via excision, ablation or irradiation.
Το AMIGO εγκαινιάστηκε το 2011 ως πολυτροπικός διάδοχος της αρχικής μονάδας μαγνητικής τομογραφικής θεραπείας (MRT) Signa SP (GE Healthcare) 0,5T στο νοσοκομείο Brigham and Women's Hospital, στην οποία διενεργήθηκε διατοιχωματική γυναικολογική βραχυθεραπεία από το 2002 έως το 2006. Η AMIGO είναι μια ολοκληρωμένη χειρουργική σουίτα στην οποία η διεπιστημονική θεραπεία των ασθενών μπορεί να καθοδηγείται από ακτινογραφία, υπερήχους, διεγχειρητική μαγνητική τομογραφία 3T και/ή τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων/απολογιστική τομογραφία (PET/CT) (Εικόνα 1). Η διάταξη της μονάδας AMIGO παρουσιάζεται στην εικόνα 2. Στόχος του AMIGO είναι ο καλύτερος προσδιορισμός των ανατομικών ορίων του όγκου και της σχέσης του όγκου με τους φυσιολογικούς ιστούς με τη χρήση της διαθέσιμης απεικόνισης και η ενσωμάτωση αυτού του γεγονότος στην πληρέστερη θεραπεία του όγκου μέσω εκτομής, εκτομής ή ακτινοβολίας.

Figure 1  Σχήμα 1

AMIGO Suite with A) MR room, B) OR, and C) PET/CT Scanner.
Σουίτα AMIGO με Α) αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας, Β) χειρουργείο και Γ) σαρωτή PET/CT.

Figure 2  Σχήμα 2
Lay-out of the AMIGO floor plan with the MRI room and the MRI ceiling track (left), the OR and the angio ceiling (middle) and the PET/CT Scanner room (right) corresponding to Figure 1.
Διάταξη της κάτοψης του AMIGO με την αίθουσα μαγνητικού τομογράφου και την οροφή του μαγνητικού τομογράφου (αριστερά), το χειρουργείο και την οροφή του αγγειογράφου (μέση) και την αίθουσα του σαρωτή PET/CT (δεξιά) που αντιστοιχεί στην Εικόνα 1.
The MRI room of AMIGO (Figure 1A) is centered on a ceiling mounted Siemens Verio MR scanner. This is a high-field (3T) wide-bore ( 70 cm 70 cm 70-cm70-\mathrm{cm} ) MRI scanner integrated with video monitors, surgical lights, therapy-delivery equipment, an MRI-compatible anesthesia machine, and vital-signs monitor. The ceiling mounted MRI scanner can be moved out of the MR room and into the operating room (OR) (Figure 1B). With this innovation, the patient does not need to be transferred from the OR table for MR imaging. The familiar “in-out” paradigm can also be used, in which the patient is imaged and then withdrawn from the bore of the scanner for intervention. In some procedures, the physician can reach into the scanner’s bore to access the patient. These features enable flexibility in workflow to tailor procedures to the needs of the patient.
Η αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας του AMIGO (Εικόνα 1Α) είναι επικεντρωμένη σε έναν μαγνητικό τομογράφο Siemens Verio που είναι τοποθετημένος στην οροφή. Πρόκειται για έναν μαγνητικό τομογράφο υψηλού πεδίου (3T) ευρείας διαμέτρου ( 70 cm 70 cm 70-cm70-\mathrm{cm} ), ο οποίος είναι ενσωματωμένος με οθόνες βίντεο, χειρουργικά φώτα, εξοπλισμό παροχής θεραπείας, ένα μηχάνημα αναισθησίας συμβατό με μαγνητική τομογραφία και οθόνη ζωτικών σημείων. Ο μαγνητικός τομογράφος που είναι τοποθετημένος στην οροφή μπορεί να μετακινηθεί έξω από την αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας και μέσα στο χειρουργείο (Χειρουργείο) (Εικόνα 1Β). Με αυτή την καινοτομία, ο ασθενής δεν χρειάζεται να μεταφερθεί από το τραπέζι του χειρουργείου για την απεικόνιση μαγνητικής τομογραφίας. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί το γνωστό παράδειγμα "in-out", κατά το οποίο ο ασθενής απεικονίζεται και στη συνέχεια αποσύρεται από την οπή του σαρωτή για επέμβαση. Σε ορισμένες διαδικασίες, ο ιατρός μπορεί να φτάσει στην οπή του σαρωτή για να αποκτήσει πρόσβαση στον ασθενή. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν ευελιξία στη ροή εργασίας για την προσαρμογή των διαδικασιών στις ανάγκες του ασθενούς.
The OR in AMIGO is located between the MR and the PET/CT rooms (Figure 1C). It is outfitted with an electronically controlled patient table surrounded by imaging modalities and therapy devices, including a ceiling-integrated Brainlab (Brainlab AG, Feldkirchen, Germany) navigation system, a Siemens (Siemens AG, Erlangen, Germany) Artis Zee angiography unit, and two 3D ultrasound imaging systems - the Siemens S2000 and the BK (Analogic Corporation, Peabody, MA) Profocus Ultraview. The
Το χειρουργείο στο AMIGO βρίσκεται μεταξύ των αιθουσών MR και PET/CT (Εικόνα 1Γ). Είναι εξοπλισμένο με ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο τραπέζι ασθενούς που περιβάλλεται από απεικονιστικές μεθόδους και συσκευές θεραπείας, συμπεριλαμβανομένου ενός ενσωματωμένου στην οροφή συστήματος πλοήγησης Brainlab (Brainlab AG, Feldkirchen, Γερμανία), μιας μονάδας αγγειογραφίας Artis Zee της Siemens (Siemens AG, Erlangen, Γερμανία) και δύο συστημάτων τρισδιάστατης απεικόνισης υπερήχων - το Siemens S2000 και το Profocus Ultraview της BK (Analogic Corporation, Peabody, MA). Το

table top can be changed to optimize the procedure for surgery or angiography. All images and data pertinent to the procedure are collected using video-integration technology, prioritized, and then displayed on large LCD monitors at points of use in all three rooms in the suite.
η επιφάνεια του τραπεζιού μπορεί να αλλάξει για να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία για χειρουργική επέμβαση ή αγγειογραφία. Όλες οι εικόνες και τα δεδομένα που σχετίζονται με τη διαδικασία συλλέγονται με τη χρήση τεχνολογίας βίντεο-ενσωμάτωσης, ιεραρχούνται και στη συνέχεια προβάλλονται σε μεγάλες οθόνες LCD στα σημεία χρήσης και στα τρία δωμάτια της σουίτας.

2.2 Clinical Approach  2.2 Κλινική προσέγγιση

From September, 2011 to April, 2012, 18 patients have undergone gynecologic brachytherapy in the AMIGO suite. Three categories of gynecologic procedures have been performed in the AMIGO suite: intra-cavitary procedures, used in 6 patients to date, which involves the insertion of an MR compatible tandem coupled with ovoids (T&O) or a ring (T&R); procedures involving hybrid applicators in 3 patients, that is a T&O with needle bearing ovoids (Utrecht Applicator) or T&R with needle bearing ring (Interstitial Ring or Vienna Applicator); and interstitial procedures in 9 patients, where plastic needles are inserted into a patient either through a Syed-Neblett template or freehand, sometimes in conjunction with a tandem but without ovoids or a ring. The interstitial needles consist of a plastic sharp-tipped outer catheter (ProGuide Needles, Nucletron Co, Veenendaal, Netherlands) with a tungsten alloy obturator that fits through the center of the needle for stabilization and identification on imaging (Figure 3A ). Tandem-based applicators (Figure 3B and 3C) are made of plastic (Nucletron Co). All patients to date received high-dose-rate (HDR) brachytherapy. All patients treated in the AMIGO suite have been enrolled on an IRB-approved clinical trial for gynecologic brachytherapy, listed on the NIH website at www.clinicaltrials.gov.
Από τον Σεπτέμβριο του 2011 έως τον Απρίλιο του 2012, 18 ασθενείς υποβλήθηκαν σε γυναικολογική βραχυθεραπεία στη σουίτα AMIGO. Στη σουίτα AMIGO έχουν πραγματοποιηθεί τρεις κατηγορίες γυναικολογικών επεμβάσεων: Διαδικασίες που περιλαμβάνουν υβριδικούς εφαρμογείς σε 3 ασθενείς, δηλαδή έναν εφαρμογέα T&O με ωοειδή που φέρουν βελόνα (Utrecht Applicator) ή έναν εφαρμογέα T&R με δακτύλιο που φέρει βελόνα (Interstitial Ring ή Vienna Applicator), και διαθερμικές διαδικασίες σε 9 ασθενείς, όπου πλαστικές βελόνες εισάγονται σε έναν ασθενή είτε μέσω ενός προτύπου Syed-Neblett είτε ελεύθερα, μερικές φορές σε συνδυασμό με ένα tandem αλλά χωρίς ωοειδή ή δακτύλιο. Οι διαθερμικές βελόνες αποτελούνται από έναν πλαστικό εξωτερικό καθετήρα με αιχμηρό άκρο (ProGuide Needles, Nucletron Co, Veenendaal, Ολλανδία) με έναν αποφρακτικό σύνδεσμο από κράμα βολφραμίου που προσαρμόζεται στο κέντρο της βελόνας για σταθεροποίηση και αναγνώριση στην απεικόνιση (Εικόνα 3Α ). Οι εφαρμογείς με βάση το Tandem (Εικόνα 3Β και 3Γ) είναι κατασκευασμένοι από πλαστικό (Nucletron Co). Όλοι οι ασθενείς μέχρι σήμερα έλαβαν βραχυθεραπεία υψηλής δόσης (HDR). Όλες οι ασθενείς που υποβλήθηκαν σε θεραπεία στη σουίτα AMIGO έχουν εγγραφεί σε εγκεκριμένη από το IRB κλινική δοκιμή για γυναικολογική βραχυθεραπεία, η οποία παρατίθεται στον δικτυακό τόπο του NIH στη διεύθυνση www.clinicaltrials.gov.
Figure 3  Σχήμα 3
Applicators used in gynecologic brachytherapy include A) Interstitial catheters with central tungsten alloy obturators placed through a central vaginal obturator (white) and through a disposable template; B) tandem and ovoids; and C) tandem and ring; B and C may be used with or without interstitial catheters.
Οι εφαρμογείς που χρησιμοποιούνται στη γυναικολογική βραχυθεραπεία περιλαμβάνουν: Α) διατοιχωματικούς καθετήρες με κεντρικούς αποφρακτήρες από κράμα βολφραμίου που τοποθετούνται μέσω ενός κεντρικού κολπικού αποφρακτήρα (λευκού χρώματος) και μέσω ενός προτύπου μιας χρήσης- Β) tandem και ωοειδή- και Γ) tandem και δακτύλιο- οι Β και Γ μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ή χωρίς διατοιχωματικούς καθετήρες.
Pre-implantation procedures follow the standard recommendations for gynecologic brachytherapy as outlined by the American Brachytherapy Society [2, 10, 11]. The choice of applicator is determined by the physician based on clinical examination at the time of diagnosis, during external beam, and the immediate pre-implantation assessment of disease extension. A clinical examination assesses the size of the tumor and cervix if present, the location of the uterus, the presence and extent of any vaginal disease, whether the tumor extends into the parametrial or uterosacral tissues, or to the pelvic sidewall, on rectovaginal examination.
Οι διαδικασίες πριν από την εμφύτευση ακολουθούν τις συνήθεις συστάσεις για τη γυναικολογική βραχυθεραπεία, όπως περιγράφονται από την Αμερικανική Εταιρεία Βραχυθεραπείας [2, 10, 11]. Η επιλογή του εφαρμογέα καθορίζεται από τον ιατρό με βάση την κλινική εξέταση κατά τη στιγμή της διάγνωσης, κατά τη διάρκεια της εξωτερικής δέσμης και την άμεση εκτίμηση της επέκτασης της νόσου πριν από την εμφύτευση. Κατά την κλινική εξέταση αξιολογείται το μέγεθος του όγκου και του τραχήλου της μήτρας, εάν υπάρχει, η θέση της μήτρας, η παρουσία και η έκταση τυχόν κολπικής νόσου, εάν ο όγκος επεκτείνεται στους παραμετρικούς ή μητροσακρικούς ιστούς ή στο πλευρικό τοίχωμα της πυέλου, κατά την ορθοκολπική εξέταση.

2.3 Workflow for MR-Guided Gynecologic Brachytherapy in AMIGO
2.3 Ροή εργασίας για την καθοδηγούμενη με μαγνητική τομογραφία γυναικολογική βραχυθεραπεία στο AMIGO

2.3.1. Anesthesia (OR room, Figure 1B or MR Room for interstitial only cases) Epidural with general anesthesia is used for all interstitial cases, and the epidural is continued throughout the inpatient hospitalization. General anesthesia alone is induced for all intracavitary patients treated as outpatients.
2.3.1. Αναισθησία (αίθουσα χειρουργείου, Εικόνα 1Β ή αίθουσα MR για διαχωριστικές μόνο περιπτώσεις) Η επισκληρίδιος με γενική αναισθησία χρησιμοποιείται για όλες τις διαχωριστικές περιπτώσεις και η επισκληρίδιος συνεχίζεται καθ' όλη τη διάρκεια της νοσηλείας. Η γενική αναισθησία μόνο προκαλείται για όλους τους ενδοκοιλιακούς ασθενείς που αντιμετωπίζονται ως εξωτερικοί ασθενείς.

2.3.2. Diagnostic MR (MR room, Figure 1A) An 8-channel spine coil is placed under the patient, and a second 8 -channel body matrix coil is placed on top of the patient to provide coverage of the entire pelvic area. Patients may be placed in a modified dorsal lithotomy position for imaging. A pre-implantation 3T MRI with T2 weighted, diffusion weighted and fat-suppressed images in the sagittal, axial and coronal images is performed. The T2-weighted 3D-SPACE (3D Fast Spin Echo) images for preand post-implantation imaging include a slice width = 1.8 mm = 1.8 mm =1.8mm=1.8 \mathrm{~mm}, FOV 320 × 208 mm , 96 320 × 208 mm , 96 320 xx208mm,96320 \times 208 \mathrm{~mm}, 96 slices/slab, 1.4 averages, TR / TE = 2500 / 238 msec TR / TE = 2500 / 238 msec TR//TE=2500//238msec\mathrm{TR} / \mathrm{TE}=2500 / 238 \mathrm{msec}, and bandwidth = 521 Hz / = 521 Hz / =521Hz//=521 \mathrm{~Hz} / pixel. Patients receiving tandem intracavitary only insertions may be awake for this MRI and then will have general anesthesia induced in the main OR or in the MR room after completing this initial MR. All interstitial cases will have the epidural and general anesthesia prior to this initial MR.
2.3.2. Διαγνωστική μαγνητική τομογραφία (αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας, Εικόνα 1Α) Ένα πηνίο 8 καναλιών για τη σπονδυλική στήλη τοποθετείται κάτω από τον ασθενή και ένα δεύτερο πηνίο 8 καναλιών για τη μήτρα σώματος τοποθετείται πάνω από τον ασθενή για να παρέχει κάλυψη ολόκληρης της πυελικής περιοχής. Οι ασθενείς μπορούν να τοποθετηθούν σε τροποποιημένη θέση ραχιαίας λιθοτομίας για την απεικόνιση. Πραγματοποιείται μαγνητική τομογραφία 3T πριν από την εμφύτευση με εικόνες σταθμισμένες με Τ2, σταθμισμένες με διάχυση και με καταστολή του λίπους στις σαγματοειδείς, αξονικές και στεφανιαίες εικόνες. Οι Τ2-βαρυμένες εικόνες 3D-SPACE (3D Fast Spin Echo) για την απεικόνιση πριν και μετά την εμφύτευση περιλαμβάνουν πλάτος φέτας = 1.8 mm = 1.8 mm =1.8mm=1.8 \mathrm{~mm} , FOV 320 × 208 mm , 96 320 × 208 mm , 96 320 xx208mm,96320 \times 208 \mathrm{~mm}, 96 φέτες/πλάκα, 1,4 μέσους όρους, TR / TE = 2500 / 238 msec TR / TE = 2500 / 238 msec TR//TE=2500//238msec\mathrm{TR} / \mathrm{TE}=2500 / 238 \mathrm{msec} , και εύρος ζώνης = 521 Hz / = 521 Hz / =521Hz//=521 \mathrm{~Hz} / pixel. Οι ασθενείς που λαμβάνουν μόνο ενδοκοιλιακές εισαγωγές tandem μπορούν να είναι ξύπνιοι για αυτή τη μαγνητική τομογραφία και στη συνέχεια θα τους χορηγηθεί γενική αναισθησία στο κύριο χειρουργείο ή στην αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας μετά την ολοκλήρωση αυτής της αρχικής μαγνητικής τομογραφίας. Σε όλες τις διατοιχωματικές περιπτώσεις θα γίνει επισκληρίδιος και γενική αναισθησία πριν από αυτή την αρχική μαγνητική τομογραφία.

2.3.3. Applicator insertion (OR room, tandem insertion required with ultrasound guidance; MR room, interstitial only cases) A sterile speculum is inserted into the vagina to allow adequate visualization of the cervical os, the vagina and the tumor. For patients with an intact cervix, cervical dilators are inserted serially into the cervical os, often with ultrasound guidance, and a tandem is inserted into the uterus. Due to the use of ultrasound and the need to raise the legs in lithotomy position, tandem insertion for cases requiring an ultrasound is performed in the OR room then the patient is transferred to the MR room. For intracavitary cases, the ring or ovoids are positioned over the tandem and pushed against the surface of the cervix.
2.3.3. Εισαγωγή του εφαρμοστή (αίθουσα χειρουργείου, απαιτείται η εισαγωγή tandem με καθοδήγηση με υπερήχους- αίθουσα MR, μόνο σε διαχωριστικές περιπτώσεις) Ένα αποστειρωμένο σπεκουλό εισάγεται στον κόλπο για να επιτραπεί η επαρκής απεικόνιση του αυχενικού οστού, του κόλπου και του όγκου. Για ασθενείς με άθικτο τράχηλο, εισάγονται διαστολείς τραχήλου κατά σειρά στον αυχένα του τραχήλου, συχνά με καθοδήγηση με υπερήχους, και εισάγεται ένα tandem στη μήτρα. Λόγω της χρήσης υπερήχων και της ανάγκης ανύψωσης των ποδιών σε θέση λιθοτομίας, η εισαγωγή tandem για περιπτώσεις που απαιτούν υπερηχογράφημα πραγματοποιείται στο χειρουργείο και στη συνέχεια η ασθενής μεταφέρεται στο δωμάτιο μαγνητικής τομογραφίας. Για ενδοκοιλιακές περιπτώσεις, ο δακτύλιος ή τα ωοειδή τοποθετούνται πάνω από το tandem και ωθούνται στην επιφάνεια του τραχήλου της μήτρας.
For template-based interstitial patients, the entire procedure is conducted in the MR room. A single suture is threaded into the vaginal apex. This suture is used to retract the apex in as far inferiorly as possible. A vaginal obturator is inserted over the tandem in cases with an intact uterus or over the suture and against the vaginal apex in cases with no tandem. Prior to placement, the holes in the template are filled with sterile surgical lubricant to enhance visibility in subsequent MR scans. The template is sutured to the patient’s perineal skin in the four corners of the template.
Για τους ασθενείς με διάμεση διατομή βάσει προτύπου, ολόκληρη η διαδικασία διεξάγεται στην αίθουσα μαγνητικής τομογραφίας. Ένα μόνο ράμμα εισάγεται στην κολπική κορυφή. Το ράμμα αυτό χρησιμοποιείται για την ανάσυρση της κορυφής όσο το δυνατόν περισσότερο προς τα κάτω. Ένας κολπικός αποφρακτήρας εισάγεται πάνω από το tandem σε περιπτώσεις με άθικτη μήτρα ή πάνω από το ράμμα και έναντι της κολπικής κορυφής σε περιπτώσεις χωρίς tandem. Πριν από την τοποθέτηση, οι οπές του προτύπου γεμίζονται με αποστειρωμένο χειρουργικό λιπαντικό για να βελτιωθεί η ορατότητα στις επακόλουθες μαγνητικές τομογραφίες. Το πρότυπο ράβεται στο περινεϊκό δέρμα της ασθενούς στις τέσσερις γωνίες του προτύπου.

2.3.4. Guidance MR (MR Room, Figure 1A) a. An initial localizer T2 sagittal, axial and coronal MR is performed with the applicator in situ. Software is being tested that performs image analysis. allows visualization of the applicator relative to the anatomy, and plans the placement of virtual needles when applicable.
2.3.4. Μαγνητική τομογραφία καθοδήγησης (MR Room, Εικόνα 1Α) α. Πραγματοποιείται μια αρχική τομογραφική τομογραφία T2 σαγματοειδούς, αξονικής και στεφανιαίας διεύθυνσης με τον εφαρμοστή στη θέση του. Δοκιμάζεται λογισμικό που εκτελεί ανάλυση εικόνας. επιτρέπει την απεικόνιση του εφαρμοστή σε σχέση με την ανατομία και σχεδιάζει την τοποθέτηση εικονικών βελονών, όταν είναι δυνατόν.

b. For interstitial cases, 24-29 cm-long ProGuide (Nucletron Co) hollow plastic catheters with metal central obturators are inserted in the holes surrounding the plastic intra-vaginal obturator. After insertion of the first needles, a 3D-balanced steady state free precession (bSSFP) sagittal image (Figure 4) is obtained to localize the most superior aspect of the catheter. Adjustments to the most superior position are made to ensure no inadvertent insertion of a catheter into the bowel and adequate superior tumor coverage. Additional interstitial catheters are inserted, with the insertion depths intended to completely surround the visualized areas of the tumor and avoid normal tissues. A series of quick monitoring > 1 > 1 > 1>1 minute T2 MR scans are acquired periodically as the needles are inserted and advanced to the tumor region. Software is used to visualize the inserted needles and plan the next ones.
β. Για τις περιπτώσεις διάμεσου, οι κοίλοι πλαστικοί καθετήρες ProGuide (Nucletron Co) μήκους 24-29 cm με μεταλλικούς κεντρικούς αποφρακτήρες εισάγονται στις οπές που περιβάλλουν τον πλαστικό ενδοκολπικό αποφρακτήρα. Μετά την εισαγωγή των πρώτων βελόνων, λαμβάνεται μια τρισδιάστατη ισορροπημένη εικόνα ελεύθερης μετάπτωσης σταθερής κατάστασης (bSSFP) σε σαγίττα (Εικόνα 4) για τον εντοπισμό της πλέον ανώτερης πτυχής του καθετήρα. Πραγματοποιούνται προσαρμογές στην πιο ανώτερη θέση για να διασφαλιστεί η μη ακούσια εισαγωγή του καθετήρα στο έντερο και η επαρκής κάλυψη του ανώτερου όγκου. Εισάγονται πρόσθετοι διάμεσοι καθετήρες, με τα βάθη εισαγωγής να αποσκοπούν στην πλήρη περιβολή των απεικονιζόμενων περιοχών του όγκου και στην αποφυγή των φυσιολογικών ιστών. Μια σειρά από γρήγορες σαρώσεις μαγνητικής τομογραφίας παρακολούθησης > 1 > 1 > 1>1 λεπτών Τ2 λαμβάνεται περιοδικά καθώς οι βελόνες εισάγονται και προωθούνται στην περιοχή του όγκου. Χρησιμοποιείται λογισμικό για την οπτικοποίηση των εισαγόμενων βελονών και τον προγραμματισμό των επόμενων.
Figure 4  Σχήμα 4

Abstract  Περίληψη

Ballooning created at catheter tip using the 3D-bSSFP sequence. A) a sagittal image using using fat suppressed 3DFSE 1.2 mm slice width, taken over approximately 5 minutes shows the difficulty in identifying catheter tips, whereas the B) 3D fat suppressed balanced SSFP, 1.6 mm slice width, over approximately 1.2 minutes allows rapid identification of the catheter tip. This determines the deepest point of insertion, in order to avoid bowel insertion, and covers the length of the tumor. All subsequent needles are inserted to a similar depth based on tumor location. Similar results are seen on axial images C) 3D-FSE and D) 3D balanced SSFP, where instead of the balloon configuration seen on the sagittal image, a cross centered on each catheter can be visualized.
Δημιουργία μπαλονιού στο άκρο του καθετήρα με την ακολουθία 3D-bSSFP. Α) μια σαγγωτική εικόνα με τη χρήση κατασταλμένης με λίπος 3DFSE, πλάτους φέτας 1,2 mm, η οποία λαμβάνεται σε διάστημα περίπου 5 λεπτών δείχνει τη δυσκολία αναγνώρισης των άκρων του καθετήρα, ενώ η Β) τρισδιάστατη κατασταλμένη με λίπος ισορροπημένη SSFP, πλάτους φέτας 1,6 mm, σε διάστημα περίπου 1,2 λεπτών επιτρέπει την ταχεία αναγνώριση του άκρου του καθετήρα. Αυτό καθορίζει το βαθύτερο σημείο εισαγωγής, προκειμένου να αποφευχθεί η εισαγωγή εντέρου, και καλύπτει το μήκος του όγκου. Όλες οι επόμενες βελόνες εισάγονται σε παρόμοιο βάθος με βάση τη θέση του όγκου. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρούνται στις αξονικές εικόνες C) 3D-FSE και D) 3D balanced SSFP, όπου αντί της διαμόρφωσης του μπαλονιού που φαίνεται στην οριζόντια εικόνα, μπορεί να απεικονιστεί ένας σταυρός με κέντρο κάθε καθετήρα.

c. Confirmation MR scans consisting of T2 weighted sagittal, axial and coronal imaging with slice thicknesses of 1.6 mm are acquired at the end of applicator/needle placement. For intracavitary tandem and ring/ovoid procedures, a 1 mm slice thickness 3D Axial SPACE scan can be performed.
c. Στο τέλος της τοποθέτησης του εφαρμογέα/βελόνας λαμβάνονται μαγνητικές τομογραφίες επιβεβαίωσης που αποτελούνται από T2 σταθμισμένες σαγματοειδείς, αξονικές και στεφανιαίες απεικονίσεις με πάχος φέτας 1,6 mm. Για ενδοκοιλιακές διαδικασίες tandem και δακτυλίου/οβελιαίου, μπορεί να πραγματοποιηθεί τρισδιάστατη αξονική σάρωση SPACE πάχους φέτας 1 mm.

2.3.5. Radiation treament planning and administration (Radiation Oncology Clinic) MR images are
2.3.5. Σχεδιασμός και χορήγηση ακτινοθεραπείας (Ακτινοθεραπευτική Ογκολογική Κλινική) Οι εικόνες MR είναι

transferred via the hospital network into the treatment planning system (Oncentra Brachy, Nucletron Co.) where contouring of tumor and surrounding bladder, rectum and sigmoid, and dosimetric calculations are performed. For interstitial cases performed through February, 2012, a confirmatory CT scan was obtained to ensure accurate catheter identification. As of March, 2012, planning directly from the MR has been implemented in selected cases. After appropriate safety and quality assurance checks [ 2 2 _ 2_\underline{2}, 10-12], radiation therapy is delivered based on the treatment plan with high-dose-rate (HDR) brachytherapy in a room designated for radiation treatment with appropriate shielding. Patients undergoing intracavitary treatment are discharged at the end of the day, while those undergoing interstitial treatment are admitted as an inpatient with epidural anesthesia to continue over the next 5-6 days while they receive HDR fractions twice a day throughout the week.
μεταφέρονται μέσω του νοσοκομειακού δικτύου στο σύστημα σχεδιασμού της θεραπείας (Oncentra Brachy, Nucletron Co.), όπου πραγματοποιείται η διαμόρφωση του περιγράμματος του όγκου και της γύρω ουροδόχου κύστης, του ορθού και του σιγμοειδούς και οι δοσιμετρικοί υπολογισμοί. Για τις περιπτώσεις διάμεσου όγκου που πραγματοποιήθηκαν έως τον Φεβρουάριο του 2012, ελήφθη επιβεβαιωτική αξονική τομογραφία για να διασφαλιστεί η ακριβής αναγνώριση του καθετήρα. Από τον Μάρτιο του 2012, ο σχεδιασμός απευθείας από την μαγνητική τομογραφία εφαρμόστηκε σε επιλεγμένα περιστατικά. Μετά από κατάλληλους ελέγχους ασφάλειας και διασφάλισης ποιότητας [ 2 2 _ 2_\underline{2} , 10-12], η ακτινοθεραπεία πραγματοποιείται με βάση το σχέδιο θεραπείας με βραχυθεραπεία υψηλού ρυθμού δόσεων (HDR) σε αίθουσα που προορίζεται για ακτινοθεραπεία με κατάλληλη θωράκιση. Οι ασθενείς που υποβάλλονται σε ενδοκοιλιακή θεραπεία παίρνουν εξιτήριο στο τέλος της ημέρας, ενώ εκείνοι που υποβάλλονται σε διάμεση θεραπεία εισάγονται ως εσωτερικοί ασθενείς με επισκληρίδιο αναισθησία για να συνεχίσουν τις επόμενες 5-6 ημέρες, ενώ λαμβάνουν κλάσματα HDR δύο φορές την ημέρα καθ' όλη τη διάρκεια της εβδομάδας.

3. RESULTS  3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

3.1 Catheter Identification
3.1 Αναγνώριση καθετήρα

A pressing problem in MR-guided interstitial brachytherapy is difficulty with precisely locating the catheters during the insertion process. Therefore, we sought to identify an MR sequence that could be used to reproducibly identify each catheter after insertion. In order to visualize and distinguish the catheters from each other, multiple contrast MR sequences (3D-bSSFP, 3D-fast spin echo (3D-FSE), 3D T1-weighted gradient echo (3D-GRE) were acquired. After insertion of the first catheter, an attempt is made to identify the tip of the catheter after each of these sequences.
Ένα πιεστικό πρόβλημα στην καθοδηγούμενη με μαγνητική τομογραφία διάμεση βραχυθεραπεία είναι η δυσκολία ακριβούς εντοπισμού των καθετήρων κατά τη διαδικασία εισαγωγής. Ως εκ τούτου, επιδιώξαμε να προσδιορίσουμε μια ακολουθία MR που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον επαναλαμβανόμενο εντοπισμό κάθε καθετήρα μετά την εισαγωγή. Προκειμένου να απεικονιστούν και να διακριθούν οι καθετήρες μεταξύ τους, αποκτήθηκαν πολλαπλές ακολουθίες MR αντίθεσης (3D-bSSFP, 3D-fast spin echo (3D-FSE), 3D T1-weighted gradient echo (3D-GRE). Μετά την εισαγωγή του πρώτου καθετήρα, γίνεται προσπάθεια αναγνώρισης του άκρου του καθετήρα μετά από κάθε μία από αυτές τις ακολουθίες.
When comparing the 3D-FSE (Figure 4a, 4c), 3D-GRE, and 3D-bSSFP series, the 3D-bSSFP sequence provides the best visual information for catheter identifications with ballooning artifact at the tip on a sagittal image (Figure 4b). On an axial scan, 3D-bSSFP produces needle-artifact that results in a cross shape at the center of the catheter (Figure 4d). After a series of modifications to reduce the size of the balloon at the tip by changing the 3D-bSSFP bandwidth and repetition-time (TR), an optimized sequence was incorporated into the workflow with TR / TE / θ = 4.6 ms / 2.3 ms / 30 0 TR / TE / θ = 4.6 ms / 2.3 ms / 30 0 TR//TE//theta=4.6ms//2.3ms//30^(0)\mathrm{TR} / \mathrm{TE} / \theta=4.6 \mathrm{~ms} / 2.3 \mathrm{~ms} / 30^{0}, bandwidth = 600 = 600 =600=600 Hz / Hz / Hz//\mathrm{Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.6 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.6 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.6mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.6 \mathrm{~mm}^{3} resolution, 160 mm superior-inferior coverage, 1.2 minute/acquisition. The
Κατά τη σύγκριση των σειρών 3D-FSE (Εικόνα 4α, 4γ), 3D-GRE και 3D-bSSFP, η ακολουθία 3D-bSSFP παρέχει τις καλύτερες οπτικές πληροφορίες για την ταυτοποίηση του καθετήρα με το τεχνούργημα του μπαλονιού στην άκρη σε μια οριζόντια εικόνα (Εικόνα 4β). Σε αξονική σάρωση, η 3D-bSSFP παράγει τεχνούργημα βελόνας που οδηγεί σε σχήμα σταυρού στο κέντρο του καθετήρα (Εικόνα 4δ). Έπειτα από μια σειρά τροποποιήσεων για τη μείωση του μεγέθους του μπαλονιού στο άκρο, αλλάζοντας το εύρος ζώνης του 3D-bSSFP και τον χρόνο επανάληψης (TR), ενσωματώθηκε στη ροή εργασίας μια βελτιστοποιημένη ακολουθία με TR / TE / θ = 4.6 ms / 2.3 ms / 30 0 TR / TE / θ = 4.6 ms / 2.3 ms / 30 0 TR//TE//theta=4.6ms//2.3ms//30^(0)\mathrm{TR} / \mathrm{TE} / \theta=4.6 \mathrm{~ms} / 2.3 \mathrm{~ms} / 30^{0} , εύρος ζώνης = 600 = 600 =600=600 Hz / Hz / Hz//\mathrm{Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.6 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.6 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.6mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.6 \mathrm{~mm}^{3} ανάλυση, 160 mm άνω-κάτω κάλυψη, 1,2 λεπτά/λήψη. Το

most accurate identification was confirmed with this optimized 3D-bSSFPP series. In contrast, the 3D T1-weighted GRE (TR/TE/ θ = 20 ms / 7 9 ms / 30 0 θ = 20 ms / 7 9 ms / 30 0 theta=20ms//7-9ms//30^(0)\theta=20 \mathrm{~ms} / 7-9 \mathrm{~ms} / 30^{0}, bandwidth = 800 Hz / = 800 Hz / =800Hz//=800 \mathrm{~Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.2mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.2 \mathrm{~mm}^{3} resolution, 160 mm Superior-Inferior coverage, 3 minute/acquisition) signal-to-noise ratio was lower, and an equivalent-resolution 3D-FSE (Siemens SPACE TR/TE = 2500 ms / 140 ms = 2500 ms / 140 ms =2500ms//140ms=2500 \mathrm{~ms} / 140 \mathrm{~ms}, bandwidth = 800 Hz / = 800 Hz / =800Hz//=800 \mathrm{~Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.2mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.2 \mathrm{~mm}^{3} resolution, 160 mm superior-inferior coverage, 2 X GRAPPA acceleration) required 5minute scans in contrast to the 1.2 minute 3D-bSSFP. Accurate identification of the catheter tip during the insertion process allows proper placement and ensures that catheters are not unintentionally inserted into the normal-tissue structures.
η ακριβέστερη ταυτοποίηση επιβεβαιώθηκε με αυτή τη βελτιστοποιημένη σειρά 3D-bSSFPP. Αντίθετα, ο λόγος σήματος προς θόρυβο του 3D T1-weighted GRE (TR/TE/ θ = 20 ms / 7 9 ms / 30 0 θ = 20 ms / 7 9 ms / 30 0 theta=20ms//7-9ms//30^(0)\theta=20 \mathrm{~ms} / 7-9 \mathrm{~ms} / 30^{0} , εύρος ζώνης = 800 Hz / = 800 Hz / =800Hz//=800 \mathrm{~Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.2mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.2 \mathrm{~mm}^{3} ανάλυση, 160 mm κάλυψη άνω-κάτω, 3 λεπτά/λήψη) ήταν χαμηλότερος, και μια 3D-FSE ισοδύναμης ανάλυσης (Siemens SPACE TR/TE = 2500 ms / 140 ms = 2500 ms / 140 ms =2500ms//140ms=2500 \mathrm{~ms} / 140 \mathrm{~ms} , εύρος ζώνης = 800 Hz / = 800 Hz / =800Hz//=800 \mathrm{~Hz} / pixel, 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 × 0.9 × 1.2 mm 3 0.9 xx0.9 xx1.2mm^(3)0.9 \times 0.9 \times 1.2 \mathrm{~mm}^{3} ανάλυση, 160 mm άνω-κάτω κάλυψη, επιτάχυνση 2 X GRAPPA) απαιτούσε 5λεπτες σαρώσεις σε αντίθεση με την 1.2 λεπτών 3D-bSSFP. Ο ακριβής προσδιορισμός του άκρου του καθετήρα κατά τη διαδικασία εισαγωγής επιτρέπει τη σωστή τοποθέτηση και διασφαλίζει ότι οι καθετήρες δεν εισάγονται ακούσια στις δομές του φυσιολογικού ιστού.

3.2 Treatment Planning  3.2 Σχεδιασμός θεραπείας

We define treatment planning as the process of designing the delivery of radiation through the implant and the calculation of the dose given to the patient. This definition is not inclusive: the concept of treatment planning can be expanded to embrace the choice of applicator and the specifics of the implantation (e.g., where the interstitial needles are positioned). The separation of the implantation planning from the treatment planning was dictated by the different role that the MR plays in these two phases of treatment management. Figure 5 shows the typical workflow of the planning process from the end of the implantation to the optimized plan.
Ορίζουμε τον σχεδιασμό της θεραπείας ως τη διαδικασία σχεδιασμού της παροχής ακτινοβολίας μέσω του εμφυτεύματος και τον υπολογισμό της δόσης που χορηγείται στον ασθενή. Ο ορισμός αυτός δεν είναι περιεκτικός: η έννοια του σχεδιασμού της θεραπείας μπορεί να επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνει την επιλογή του εφαρμοστή και τις ιδιαιτερότητες της εμφύτευσης (π.χ. πού τοποθετούνται οι διαχωριστικές βελόνες). Ο διαχωρισμός του σχεδιασμού της εμφύτευσης από τον σχεδιασμό της θεραπείας υπαγορεύτηκε από τον διαφορετικό ρόλο που διαδραματίζει η μαγνητική τομογραφία σε αυτές τις δύο φάσεις της διαχείρισης της θεραπείας. Το Σχήμα 5 δείχνει την τυπική ροή εργασίας της διαδικασίας σχεδιασμού από το τέλος της εμφύτευσης έως το βελτιστοποιημένο σχέδιο.
Figure 5  Σχήμα 5
Workflow of the treatment planning process for AMIGO procedures.
Ροή εργασιών της διαδικασίας σχεδιασμού θεραπείας για τις διαδικασίες AMIGO.
The concept of 3D treatment planning refers to the digitization of the location of the implant, optimization of the dose distribution, and calculation of dose volume histogram (DVH) to the OARs. 3D dose optimization is not widely practiced yet [3], despite the wide availability of 3D imaging to guide and evaluate implantations. 3D planning based on MR is fairly recent, with some clinics reporting good results when an MR-based high-risk clinical target volume (HR-CTV) was used for optimization [14-16].
Η έννοια του τρισδιάστατου σχεδιασμού θεραπείας αναφέρεται στην ψηφιοποίηση της θέσης του εμφυτεύματος, στη βελτιστοποίηση της κατανομής της δόσης και στον υπολογισμό του ιστογράμματος όγκου δόσης (DVH) στα OAR. Η βελτιστοποίηση της τρισδιάστατης δόσης δεν εφαρμόζεται ακόμη ευρέως [3], παρά την ευρεία διαθεσιμότητα της τρισδιάστατης απεικόνισης για την καθοδήγηση και την αξιολόγηση των εμφυτεύσεων. Ο τρισδιάστατος σχεδιασμός με βάση την μαγνητική τομογραφία είναι αρκετά πρόσφατος, με ορισμένες κλινικές να αναφέρουν καλά αποτελέσματα όταν χρησιμοποιήθηκε για τη βελτιστοποίηση ένας όγκος κλινικού στόχου υψηλού κινδύνου (HR-CTV) με βάση την μαγνητική τομογραφία [14-16].

3.2.1 Post-Implantation MR As described in workflow section 2.3.4c, all patients receive an axial, sagittal and coronal T2 MR scan with a slice thickness of less than 3 mm immediately after applicator insertion.
3.2.1 Μαγνητική τομογραφία μετά την εμφύτευση Όπως περιγράφεται στην ενότητα 2.3.4c της ροής εργασιών, όλοι οι ασθενείς λαμβάνουν αξονική, πτυχιακή και στεφανιαία μαγνητική τομογραφία Τ2 με πάχος φέτας μικρότερο από 3 mm αμέσως μετά την τοποθέτηση του εφαρμοστή.

3.2.2 Additional Imaging and Registration Patients treated with intracavitary applicators do not undergo additional imaging. Patients treated with interstitial applications from September, 2011 to March, 2012 all underwent a CT scan with a 1.25 mm 1.25 mm 1.25-mm1.25-\mathrm{mm} slice thickness in a dedicated CT scanner in the Radiation Oncology brachytherapy suite to aid with proper localization of the implant. Since March, 2012, interstitial patients have undergone MR-based treatment planning using an axial T2 MR with a slice thickness of 1.6 mm registered with the b-SSFP images described in section 3.1. For patients undergoing CT simulation after MR-guided insertion, copper radioopaque markers are inserted in the needles and commercially available markers are inserted into the T&O or T&R for ease of identification on CT. CT and MR images are registered based on the fusion of the applicator. The applicator is used as a proxy for the HR-CTV soft tissue, which is not easily distinguishable on CT.
3.2.2 Πρόσθετη απεικόνιση και καταγραφή Οι ασθενείς που υποβάλλονται σε θεραπεία με ενδοκοιλιακούς εφαρμογείς δεν υποβάλλονται σε πρόσθετη απεικόνιση. Οι ασθενείς που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με ενδοκοιλιακές εφαρμογές από τον Σεπτέμβριο του 2011 έως τον Μάρτιο του 2012 υποβλήθηκαν όλοι σε αξονική τομογραφία με πάχος φέτας 1.25 mm 1.25 mm 1.25-mm1.25-\mathrm{mm} σε ειδικό αξονικό τομογράφο στη σουίτα βραχυθεραπείας της Ακτινοθεραπευτικής Ογκολογίας για να βοηθηθεί ο σωστός εντοπισμός του εμφυτεύματος. Από τον Μάρτιο του 2012, οι διάμεσοι ασθενείς υποβλήθηκαν σε σχεδιασμό θεραπείας με μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιώντας αξονική μαγνητική τομογραφία Τ2 με πάχος φέτας 1,6 mm, η οποία καταγράφηκε με τις εικόνες b-SSFP που περιγράφονται στην ενότητα 3.1. Για τους ασθενείς που υποβάλλονται σε προσομοίωση με αξονική τομογραφία μετά την εισαγωγή με μαγνητική τομογραφία, εισάγονται χάλκινοι ραδιοδιαφανείς δείκτες στις βελόνες και εμπορικά διαθέσιμοι δείκτες εισάγονται στο Τ&Ο ή στο Τ&Ρ για εύκολη αναγνώριση στην αξονική τομογραφία. Οι εικόνες CT και MR καταχωρίζονται με βάση τη σύντηξη του εφαρμοστή. Ο εφαρμογέας χρησιμοποιείται ως υποκατάστατο του μαλακού ιστού HR-CTV, ο οποίος δεν διακρίνεται εύκολα στην αξονική τομογραφία.

3.2.3 Tumor and Normal Tissue Contouring Clinical contouring (manual segmentation) is performed on the available image sets. For intracavitary patients, contouring is purely MR-based. For other procedures, MR is used for all tumor contouring, but normal tissue structure contouring is performed on the CT/MR fusion with comparison of the normal tissue outlines. MR may be used for OAR contouring in when CT cannot distinguish OAR borders, for example when segments of bowel rest close to the cervix. For interstitial cases, CT may be preferable to ensure quick and accurate digitization of the needles. HR-CTV is contoured on MR following the guidelines of The Groupe Européen de Curiethérapie and the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology (GEC-ESTRO) [17, 18]. An inter-mediate-risk vaginal structure is contoured if this is required.
3.2.3 Διαμόρφωση περιγράμματος όγκου και φυσιολογικού ιστού Η κλινική διαμόρφωση περιγράμματος (χειροκίνητη κατάτμηση) πραγματοποιείται στα διαθέσιμα σύνολα εικόνων. Για τους ενδοκοιλιακούς ασθενείς, η διαμόρφωση του περιγράμματος βασίζεται καθαρά στην μαγνητική τομογραφία. Για άλλες επεμβάσεις, η μαγνητική τομογραφία χρησιμοποιείται για όλο το περίγραμμα του όγκου, αλλά το περίγραμμα της δομής του φυσιολογικού ιστού εκτελείται στη σύντηξη CT/MR με σύγκριση των περιγραμμάτων του φυσιολογικού ιστού. Η μαγνητική τομογραφία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το περίγραμμα του OAR όταν η αξονική τομογραφία δεν μπορεί να διακρίνει τα όρια του OAR, για παράδειγμα όταν τμήματα του εντέρου βρίσκονται κοντά στον τράχηλο της μήτρας. Για τις περιπτώσεις διάμεσου χώρου, η CT μπορεί να είναι προτιμότερη για να εξασφαλιστεί η γρήγορη και ακριβής ψηφιοποίηση των βελόνων. Η HR-CTV σκιαγραφείται στη μαγνητική τομογραφία σύμφωνα με τις κατευθυντήριες γραμμές της Ευρωπαϊκής Ομάδας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας (Groupe Européen de Curiethérapie) και της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας (GEC-ESTRO) [17, 18]. Μια κολπική δομή ενδιάμεσου κινδύνου σκιαγραφείται εάν αυτό απαιτείται.
MR scanning in gynecologic applications allows for easy identification of the HR-CTV. This translates into three advantages as compared with CT: during implantation, the applicator and the needles can be located in closer proximity to their optimal position in relation to the tumor for radiation delivery; contouring is faster as a second scan is not required; and contouring is more accurate, as the tumor may be visualized resulting in an MR-based high-risk clinical target volume (HR-CTV) [15].
Η μαγνητική τομογραφία σε γυναικολογικές εφαρμογές επιτρέπει τον εύκολο εντοπισμό του HR-CTV. Αυτό μεταφράζεται σε τρία πλεονεκτήματα σε σύγκριση με την αξονική τομογραφία: κατά την εμφύτευση, ο εφαρμογέας και οι βελόνες μπορούν να τοποθετηθούν πιο κοντά στη βέλτιστη θέση τους σε σχέση με τον όγκο για την παροχή ακτινοβολίας- η διαμόρφωση του περιγράμματος είναι ταχύτερη, καθώς δεν απαιτείται δεύτερη σάρωση- και η διαμόρφωση του περιγράμματος είναι πιο ακριβής, καθώς ο όγκος μπορεί να απεικονιστεί με αποτέλεσμα να προκύπτει ένας όγκος κλινικού στόχου υψηλού κινδύνου (HR-CTV) με βάση την μαγνητική τομογραφία [15].

3.2.4 Applicator reconstruction Applicator reconstruction refers to the digitization of all possible locations of the source in the applicator. Due to the sharp dose gradients present in brachytherapy, applicator reconstruction is a critical part of treatment planning, and has the potential for introducing large uncertainties into the dose delivery [19]. Two methodologies for applicator reconstruction are available: manual and model-based.
3.2.4 Ανακατασκευή του εφαρμοστή Η ανακατασκευή του εφαρμοστή αναφέρεται στην ψηφιοποίηση όλων των πιθανών θέσεων της πηγής στον εφαρμοστή. Λόγω των απότομων διαβαθμίσεων δόσης που υπάρχουν στη βραχυθεραπεία, η ανακατασκευή του εφαρμοστή αποτελεί κρίσιμο μέρος του σχεδιασμού της θεραπείας και έχει τη δυνατότητα εισαγωγής μεγάλων αβεβαιοτήτων στην παροχή δόσης [19]. Δύο μεθοδολογίες για την ανακατασκευή του εφαρμοστή είναι διαθέσιμες: η χειροκίνητη και η βασισμένη σε μοντέλα.
Manual reconstruction requires the manual digitization of the path available to the source along a catheter. We manually digitize all needles on the CT images. CT scans are performed with dummy markers inserted inside the needle. These copper markers are radio-opaque along the path, and have a 1 cm 1 cm 1-cm1-\mathrm{cm} radio-transparent section before the last 0.5 cm 0.5 cm 0.5-cm0.5-\mathrm{cm} radio-opaque tip. This configuration allows for easy digitization of the needle and easy identification of the catheter tip.
Η χειροκίνητη ανακατασκευή απαιτεί τη χειροκίνητη ψηφιοποίηση της διαδρομής που είναι διαθέσιμη στην πηγή κατά μήκος ενός καθετήρα. Ψηφιοποιούμε χειροκίνητα όλες τις βελόνες στις εικόνες αξονικής τομογραφίας. Οι αξονικές τομογραφίες πραγματοποιούνται με εικονικούς δείκτες που εισάγονται στο εσωτερικό της βελόνας. Αυτοί οι χάλκινοι δείκτες είναι ραδιοδιαφανείς κατά μήκος της διαδρομής και διαθέτουν ένα 1 cm 1 cm 1-cm1-\mathrm{cm} ραδιοδιαφανές τμήμα πριν από το τελευταίο 0.5 cm 0.5 cm 0.5-cm0.5-\mathrm{cm} ραδιοδιαφανές άκρο. Αυτή η διαμόρφωση επιτρέπει την εύκολη ψηφιοποίηση της βελόνας και την εύκολη αναγνώριση του άκρου του καθετήρα.
Model-based reconstruction allows the planner to superimpose a model on the applicator that is visible on the scan. As long as the shape of the applicator contains enough details for correct registration of the model to the image, it is not necessary to visualize in detail the path available to the source inside the applicator. We use model-based reconstruction for T&R and T&O applicators.
Η ανακατασκευή με βάση το μοντέλο επιτρέπει στον σχεδιαστή να τοποθετήσει ένα μοντέλο στον εφαρμοστή που είναι ορατό στη σάρωση. Εφόσον το σχήμα του εφαρμοστή περιέχει αρκετές λεπτομέρειες για τη σωστή καταγραφή του μοντέλου στην εικόνα, δεν είναι απαραίτητο να απεικονιστεί λεπτομερώς η διαδρομή που διαθέτει η πηγή στο εσωτερικό του εφαρμοστή. Χρησιμοποιούμε την ανακατασκευή βάσει μοντέλου για τους εφαρμογείς T&R και T&O.
All our patients are implanted under general anesthesia, so it is a priority to minimize both anesthesia time and X-ray dose. Avoiding CT imaging after MR is therefore advantageous. We performed 3 successful tests of T&O/T&R plastic applicator reconstruction on MR in patients treated in AMIGO, as compared with reconstruction on a CT acquired immediately after implantation. We concluded that reconstruction of these applicators was possible directly on the T2-weighted axial MR, aided by fusion with the concomitant T2 sagittal MR. This result is in line with the literature [20, 21]. We observed a high degree of uncertainty in needle reconstruction on T2 MR prior to development and implementation of the bSSFP series. Other clinics have reported good results with direct MR reconstruction of applicators including needles [22]. These results typically apply to needles anchored to ovoids, with an average insertion depth of 2.5 cm inside the patient from their anchorage on the applicator, and a maximum of 10 needles. For interstitial procedures performed recently in our clinic, a median of 15 needles were used with a depth typically exceeding 10 cm . The visibility of the needles degraded with the number of needles and with the depth of insertion as visualized on T2 images, making the needles in interstitial procedures particularly difficult to reconstruct on MR. The use of an axial T2 MR with a slice thickness of 1.6 mm registered with the b-SSFP images described in section 3.1 represents a significant advance in MR-based needle reconstruction. The b-SSFP MR enhances the visibility of the needle tip
Όλοι οι ασθενείς μας εμφυτεύονται υπό γενική αναισθησία, οπότε αποτελεί προτεραιότητα η ελαχιστοποίηση του χρόνου αναισθησίας και της δόσης των ακτίνων Χ. Συνεπώς, η αποφυγή της απεικόνισης με αξονική τομογραφία μετά από μαγνητική τομογραφία είναι πλεονεκτική. Πραγματοποιήσαμε 3 επιτυχείς δοκιμές ανακατασκευής του πλαστικού εφαρμοστή T&O/T&R σε μαγνητική τομογραφία σε ασθενείς που υποβλήθηκαν σε θεραπεία στο AMIGO, σε σύγκριση με την ανακατασκευή σε αξονική τομογραφία που αποκτήθηκε αμέσως μετά την εμφύτευση. Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η ανακατασκευή αυτών των εφαρμογέων ήταν δυνατή απευθείας στην αξονική μαγνητική τομογραφία με βάρος Τ2, υποβοηθούμενη από τη συγχώνευση με την ταυτόχρονη Τ2 σαγματική μαγνητική τομογραφία. Το αποτέλεσμα αυτό συμφωνεί με τη βιβλιογραφία [20, 21]. Παρατηρήσαμε έναν υψηλό βαθμό αβεβαιότητας στην ανακατασκευή της βελόνας στο Τ2 MR πριν από την ανάπτυξη και την εφαρμογή της σειράς bSSFP. Άλλες κλινικές έχουν αναφέρει καλά αποτελέσματα με την άμεση MR ανακατασκευή των εφαρμοστών, συμπεριλαμβανομένων των βελόνων [22]. Αυτά τα αποτελέσματα ισχύουν συνήθως για βελόνες αγκυρωμένες σε ωοειδή, με μέσο βάθος εισαγωγής 2,5 cm εντός του ασθενούς από την αγκύρωσή τους στον εφαρμοστή και με μέγιστο αριθμό 10 βελόνων. Για τις διαθερμικές επεμβάσεις που πραγματοποιήθηκαν πρόσφατα στην κλινική μας, χρησιμοποιήθηκαν κατά μέσο όρο 15 βελόνες με βάθος που τυπικά υπερβαίνει τα 10 cm . Η ορατότητα των βελονών υποβαθμιζόταν με τον αριθμό των βελονών και με το βάθος της εισαγωγής, όπως απεικονίζεται σε εικόνες Τ2, καθιστώντας τις βελόνες σε διάμεσες επεμβάσεις ιδιαίτερα δύσκολο να ανακατασκευαστούν στη μαγνητική τομογραφία. Η χρήση μιας αξονικής μαγνητικής τομογραφίας Τ2 με πάχος φέτας 1,6 mm που καταγράφεται με τις εικόνες b-SSFP που περιγράφονται στην ενότητα 3.1 αποτελεί σημαντική πρόοδο στην ανακατασκευή βελόνων με βάση την μαγνητική τομογραφία. Η μαγνητική τομογραφία b-SSFP βελτιώνει την ορατότητα του άκρου της βελόνας

locations, and can be used to better distinguish needles that are close together. Nevertheless, MR-based needle reconstruction is more time-consuming than CT-based needle reconstruction, and our clinical practice is to obtain CT scans for the majority of patients in whom needles have been implanted, as this has been the fastest way to ensure accurate digitization of the needles.
θέσεις και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη διάκριση των βελόνων που βρίσκονται κοντά μεταξύ τους. Παρ' όλα αυτά, η ανακατασκευή βελόνων με μαγνητική τομογραφία είναι πιο χρονοβόρα από την ανακατασκευή βελόνων με αξονική τομογραφία, και η κλινική μας πρακτική είναι να λαμβάνουμε αξονικές τομογραφίες για την πλειονότητα των ασθενών στους οποίους έχουν εμφυτευτεί βελόνες, καθώς αυτός ήταν ο ταχύτερος τρόπος για να διασφαλίσουμε την ακριβή ψηφιοποίηση των βελόνων.

3.2.5 Treatment Planning 3D planning is an iterative process. The starting point of a T&O/T&R treatment plan is a preliminary 2D plan normalized to Point A, with a standard loading pattern of the applicator that provides a dose distribution commonly referred to as pear-shaped (Figure 6a). For hybrid applicators, the 2D plan is modified so that needles are loaded from the tip down to 1 cm away from the needle-bearing ovoid or ring, and dwell times are adjusted so that overall loading time is distributed 85 % 85 % 85%85 \% in the intra-cavitary applicator and 15 % 15 % 15%15 \% in the needles (Figure 6b). For interstitial implants, the preliminary plan consists of a uniform loading of all needles and Point A is not defined (Figure 7a).
3.2.5 Σχεδιασμός θεραπείας Ο τρισδιάστατος σχεδιασμός είναι μια επαναληπτική διαδικασία. Το σημείο εκκίνησης ενός σχεδίου θεραπείας T&O/T&R είναι ένα προκαταρκτικό 2D σχέδιο κανονικοποιημένο στο σημείο Α, με ένα τυπικό σχέδιο φόρτισης του εφαρμοστή που παρέχει μια κατανομή δόσης που συνήθως αναφέρεται ως αχλαδοειδές (Εικόνα 6α). Για τους υβριδικούς εφαρμογείς, το σχέδιο 2D τροποποιείται έτσι ώστε οι βελόνες να φορτίζονται από την άκρη μέχρι 1 cm μακριά από το ωοειδές ή τον δακτύλιο που φέρει τη βελόνα και οι χρόνοι παραμονής προσαρμόζονται έτσι ώστε ο συνολικός χρόνος φόρτισης να κατανέμεται 85 % 85 % 85%85 \% στον ενδοκοιλιακό εφαρμοστή και 15 % 15 % 15%15 \% στις βελόνες (Εικόνα 6b). Για τα ενδοκοιλιακά εμφυτεύματα, το προκαταρκτικό σχέδιο συνίσταται σε ομοιόμορφη φόρτιση όλων των βελονών και το σημείο Α δεν ορίζεται (Σχήμα 7α).

Figure 6  Εικόνα 6

Tandem and ring (T&R) with interstitial needles. A) The preliminary plan consists of a standard loading to the T&R, resulting to a pear-shaped distribution with prescription dose ( 100 % 100 % 100%100 \% isodose line in yellow) to the A points. B) Interstitial needles are uniformly loaded, with dwell times amounting to 15 % 15 % 15%15 \% of the total dwell loading time. C) 3D optimization of T&R and interstitial needles results in increased HR-CTV coverage and sparing the OARs.
Tandem και δακτύλιος (T&R) με ενδιάμεσες βελόνες. Α) Το προκαταρκτικό σχέδιο αποτελείται από μια τυπική φόρτιση στο T&R, με αποτέλεσμα μια αχλαδόμορφη κατανομή με συνταγογραφούμενη δόση ( 100 % 100 % 100%100 \% γραμμή ισοδόσης με κίτρινο χρώμα) στα σημεία Α. Β) Οι διάμεσες βελόνες φορτίζονται ομοιόμορφα, με χρόνους παραμονής που ανέρχονται σε 15 % 15 % 15%15 \% του συνολικού χρόνου φόρτισης παραμονής. Γ) Η τρισδιάστατη βελτιστοποίηση των βελόνων T&R και των διάμεσων βελόνων έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη κάλυψη του HR-CTV και την εξοικονόμηση των OARs.

Figure 7  Εικόνα 7

Interstitial treatment planning with the 100 % 100 % 100%100 \% isodose line in yellow. A) The preliminary plan consists of a uniform loading of all dwell positions. B) 3D optimization of the dwell loading results in increased coverage to the HR-CTV and sparing the OARs.
Σχεδιασμός διάμεσης θεραπείας με τη γραμμή ισοδόσης 100 % 100 % 100%100 \% με κίτρινο χρώμα. Α) Το προκαταρκτικό σχέδιο αποτελείται από ομοιόμορφη φόρτιση όλων των θέσεων παραμονής. Β) Η τρισδιάστατη βελτιστοποίηση της φόρτισης της παραμονής έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη κάλυψη στο HR-CTV και την εξοικονόμηση των OARs.
These standard plans are not in general satisfactory. In the example in Figures 6a, 6b, and 7a, coverage of the HR-CTV is inadequate. In other cases, prescription dose might be covering areas past the HRCTV into the OARs.
Αυτά τα τυποποιημένα σχέδια δεν είναι γενικά ικανοποιητικά. Στο παράδειγμα των εικόνων 6α, 6β και 7α, η κάλυψη του HR-CTV είναι ανεπαρκής. Σε άλλες περιπτώσεις, η συνταγογραφούμενη δόση μπορεί να καλύπτει περιοχές πέρα από το HRCTV μέχρι τα OAR.
3D optimization is the process of adjusting the standard plan to a specific case based on the segmentation of the CT or MR scan. The dose distribution is optimized by manually adjusting the dwell times in specific locations to maximize coverage of HR-CTV, while dose to the OARs is minimized. An effort is made to minimize deviations from the standard pear-shape distribution. Needles, if present, are loaded lightly, although no policy is in place on a maximum acceptable loading of a needle in hybrid applicators (Figure 6c). For interstitial implants, a mix of manual and graphic optimization is at times performed, depending on the size of the implant and the planning time constraint (Figure 7b). A final review of dwell times is always manually performed to minimize variations of dwell times among dwell locations.
Η τρισδιάστατη βελτιστοποίηση είναι η διαδικασία προσαρμογής του τυπικού σχεδίου σε μια συγκεκριμένη περίπτωση με βάση την τμηματοποίηση της αξονικής ή μαγνητικής τομογραφίας. Η κατανομή της δόσης βελτιστοποιείται με τη χειροκίνητη προσαρμογή των χρόνων παραμονής σε συγκεκριμένες θέσεις για τη μεγιστοποίηση της κάλυψης του HR-CTV, ενώ η δόση στα OAR ελαχιστοποιείται. Καταβάλλεται προσπάθεια να ελαχιστοποιηθούν οι αποκλίσεις από την τυπική κατανομή σχήματος αχλαδιού. Οι βελόνες, εάν υπάρχουν, φορτώνονται ελαφρά, αν και δεν υπάρχει πολιτική σχετικά με τη μέγιστη αποδεκτή φόρτιση μιας βελόνας στους υβριδικούς εφαρμογείς (Εικόνα 6γ). Για τα διαχωριστικά εμφυτεύματα, κατά καιρούς πραγματοποιείται ένας συνδυασμός χειροκίνητης και γραφικής βελτιστοποίησης, ανάλογα με το μέγεθος του εμφυτεύματος και τον περιορισμό του χρόνου σχεδιασμού (Εικόνα 7β). Μια τελική αναθεώρηση των χρόνων παραμονής πραγματοποιείται πάντα με το χέρι για την ελαχιστοποίηση των διακυμάνσεων των χρόνων παραμονής μεταξύ των θέσεων παραμονής.
The attending radiation oncologist and the planner make final adjustments by iteratively adjusting dwell times and checking the distribution of isodose lines and DVH. The final plan is a compromise between maximization of HR-CTV V100, HR-CTV D90 exceeding 100 % 100 % 100%100 \% of prescription dose, and minimization of D2cc for rectum, bladder and sigmoid. Our methodology and our results are in line with the 3D optimization experience reported by other clinics [14, 23]
Ο θεράπων ακτινοθεραπευτής ογκολόγος και ο σχεδιαστής κάνουν τις τελικές προσαρμογές ρυθμίζοντας επαναληπτικά τους χρόνους παραμονής και ελέγχοντας την κατανομή των γραμμών ισοδόσεων και του DVH. Το τελικό σχέδιο είναι ένας συμβιβασμός μεταξύ της μεγιστοποίησης του HR-CTV V100, του HR-CTV D90 που υπερβαίνει το 100 % 100 % 100%100 \% της δόσης συνταγογράφησης και της ελαχιστοποίησης του D2cc για το ορθό, την ουροδόχο κύστη και το σιγμοειδές. Η μεθοδολογία μας και τα αποτελέσματά μας συνάδουν με την εμπειρία της τρισδιάστατης βελτιστοποίησης που αναφέρθηκε από άλλες κλινικές [14, 23].
In summary, MR-based 3D planning increases coverage to the HR-CTV and reduces the dose to the OARs. T&O and T&R applications can be planned directly on MR. If needles are inserted, a T2 MR with 1.6 mm slice thickness and a b-SSFP MR may be sufficient for needle identification, and a CT scan may be acquired and fused onto the MR scan to help with reconstruction and quicken the digitization process. HR-CTV contouring on the T 2 MR in these cases is more precise than CT-only planning.
Συνοπτικά, ο τρισδιάστατος σχεδιασμός με μαγνητική τομογραφία αυξάνει την κάλυψη του HR-CTV και μειώνει τη δόση στα OAR. Οι εφαρμογές T&O και T&R μπορούν να σχεδιαστούν απευθείας στην μαγνητική τομογραφία. Εάν εισάγονται βελόνες, ένα Τ2 MR με πάχος φέτας 1,6 mm και ένα b-SSFP MR μπορεί να είναι επαρκή για την αναγνώριση της βελόνας, ενώ μπορεί να αποκτηθεί και να συγχωνευθεί μια αξονική τομογραφία με τη μαγνητική τομογραφία για να βοηθήσει στην ανακατασκευή και να επιταχύνει τη διαδικασία ψηφιοποίησης. Ο σχεδιασμός του περιγράμματος HR-CTV στην Τ 2 MR σε αυτές τις περιπτώσεις είναι ακριβέστερος από τον σχεδιασμό μόνο με CT.

3.3 Future Directions  3.3 Μελλοντικές κατευθύνσεις

3.3.1 Interleaving Dose Planning and Needle Guidance Recognizing that less than ideal needle placements can often be compensated for by the degrees of freedom available in the needle after loading step, early work from our group demonstrated a method for incorporating the observed needle positions from a 0.5 T intraoperative MR scanner into the treatment plan for prostate brachytherapy using permanent implants [24]. We will build upon that method and interleave the needle guidance and treatment planning steps in partnership with commercial vendors of treatment planning software.
3.3.1 Διασύνδεση σχεδιασμού δόσης και καθοδήγησης βελόνας Αναγνωρίζοντας ότι οι λιγότερο από ιδανικές τοποθετήσεις της βελόνας μπορούν συχνά να αντισταθμιστούν από τους βαθμούς ελευθερίας που είναι διαθέσιμοι στη βελόνα μετά το βήμα φόρτωσης, οι πρώτες εργασίες της ομάδας μας κατέδειξαν μια μέθοδο για την ενσωμάτωση των παρατηρούμενων θέσεων της βελόνας από έναν διεγχειρητικό μαγνητικό τομογράφο 0,5 Τ στο σχέδιο θεραπείας για βραχυθεραπεία του προστάτη με χρήση μόνιμων εμφυτευμάτων [24]. Θα βασιστούμε σε αυτή τη μέθοδο και θα διαπλέξουμε τα στάδια καθοδήγησης της βελόνας και σχεδιασμού της θεραπείας σε συνεργασία με εμπορικούς προμηθευτές λογισμικού σχεδιασμού θεραπείας.

3.3.2 Needle Trajectory Planning An image-guided navigation system aids in the precise placement of needles, catheters, and other instruments at prescribed locations in the patient’s body, as shown by preor intra-operative images, and then monitors their trajectory through the course of the intervention [13]. Commercially successful navigation products are available for brain-tumor resection (e.g., Brainlab Vector Vision, Brainlab AG, Germany), cardiac EP ablation (CarTo3, Biosense Webster Inc., Daimond Bard, CA; ensite-NavX velocity, St. Jude Medical, St Paul, MN), spine surgery (e.g., Medtronic Stealth Station, Medtronic Corporation, Louisville, CO) and, more recently, abdominal ablation (e.g., Percunav, Philips Corporation, Best, Netherlands) and lung bronchoscopy (e.g., SPiN Drive, Veran Medical Technologies Inc, St. Louis, CO). In the pelvis, there are indications of progress in “permanent” seed implant prostate brachytherapy navigation products (Radvision, Acoustic MedSystems Inc., Savoy, IL), but none that we are aware of for gynecologic brachytherapy. We have designed a navigation software application, iGyne, specifically for gynecologic brachytherapy procedures, and describe its needle-trajectory planning component. The needle-trajectory planning method focuses on SyedNeblett template-based interstitial HDR brachytherapy, although extensions to cover different applicators are in development.
3.3.2 Σχεδιασμός τροχιάς βελόνας Ένα σύστημα πλοήγησης με καθοδηγούμενη εικόνα βοηθά στην ακριβή τοποθέτηση βελονών, καθετήρων και άλλων εργαλείων σε προκαθορισμένες θέσεις στο σώμα του ασθενούς, όπως φαίνεται από προεγχειρητικές ή διεγχειρητικές εικόνες, και στη συνέχεια παρακολουθεί την τροχιά τους κατά τη διάρκεια της επέμβασης [13]. Στο εμπόριο διατίθενται επιτυχημένα προϊόντα πλοήγησης για την εκτομή όγκων στον εγκέφαλο (π.χ. Brainlab Vector Vision, Brainlab AG, Γερμανία), την εκτομή καρδιακών ΕΡ (CarTo3, Biosense Webster Inc., Daimond Bard, CA- ensite-NavX velocity, St. Jude Medical, St Paul, MN), τη χειρουργική της σπονδυλικής στήλης (π.χ., Medtronic Stealth Station, Medtronic Corporation, Louisville, CO) και, πιο πρόσφατα, κοιλιακή κατάλυση (π.χ. Percunav, Philips Corporation, Best, Κάτω Χώρες) και βρογχοσκόπηση πνευμόνων (π.χ. SPiN Drive, Veran Medical Technologies Inc, St. Louis, CO). Στην πύελο, υπάρχουν ενδείξεις προόδου σε προϊόντα πλοήγησης για τη βραχυθεραπεία του προστάτη με "μόνιμο" εμφύτευμα σπόρων (Radvision, Acoustic MedSystems Inc., Savoy, IL), αλλά κανένα που να γνωρίζουμε για τη γυναικολογική βραχυθεραπεία. Σχεδιάσαμε μια εφαρμογή λογισμικού πλοήγησης, το iGyne, ειδικά για διαδικασίες γυναικολογικής βραχυθεραπείας, και περιγράφουμε τη συνιστώσα σχεδιασμού της βελόνας-τροχιάς της. Η μέθοδος σχεδιασμού της τροχιάς της βελόνας επικεντρώνεται στη διαδερμική HDR βραχυθεραπεία με βάση το πρότυπο SyedNeblett, αν και οι επεκτάσεις για την κάλυψη διαφορετικών εφαρμογών βρίσκονται υπό ανάπτυξη.

3.3.3 iGyne Software Application The iGyne software, in development, may be utilized as part of the process in section 2.3.4 of the MR-guided brachytherapy workflow. After the template is sutured to the patient’s perineum, the iGyne software may be used to perform a rigid registration of a CAD model of the template to its image in the MRI scan, using corresponding markers that are clearly visible in the MRI. Figure 8A presents the basic principle for fitting a Syed-Neblett template to a patient dataset using iGyne. For template fitting, the user selects three markers in the patient’s scan (three squares in the upper left window) which correspond to three positions surrounded in red in the CAD model of the template (upper right window) and three positions marked by red circles in the planning sheet (lower right window). Figures 8 further illustrate the principle of needle planning with the i G y n e i G y n e iGynei G y n e software prototype. Figure 8B shows the selection of a specific interstitial needle (Ba, red circles in the screenshot) after the model of the gynecologic brachytherapy template has been added to the initial patient scan. As
3.3.3 Εφαρμογή λογισμικού iGyne Το υπό ανάπτυξη λογισμικό iGyne μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος της διαδικασίας του τμήματος 2.3.4 της ροής εργασίας της καθοδηγούμενης με μαγνητική τομογραφία βραχυθεραπείας. Αφού το πρότυπο συρραφεί στο περίνεο του ασθενούς, το λογισμικό iGyne μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση μιας άκαμπτης καταχώρισης ενός μοντέλου CAD του προτύπου στην εικόνα του στη μαγνητική τομογραφία, χρησιμοποιώντας αντίστοιχους δείκτες που είναι σαφώς ορατοί στη μαγνητική τομογραφία. Στην εικόνα 8Α παρουσιάζεται η βασική αρχή για την προσαρμογή ενός προτύπου Syed-Neblett σε ένα σύνολο δεδομένων ασθενούς με τη χρήση του iGyne. Για την προσαρμογή του προτύπου, ο χρήστης επιλέγει τρεις δείκτες στη σάρωση του ασθενούς (τρία τετράγωνα στο επάνω αριστερό παράθυρο), οι οποίοι αντιστοιχούν σε τρεις θέσεις που περιβάλλονται με κόκκινο χρώμα στο μοντέλο CAD του προτύπου (επάνω δεξί παράθυρο) και σε τρεις θέσεις που σημειώνονται με κόκκινους κύκλους στο φύλλο σχεδιασμού (κάτω δεξί παράθυρο). Οι εικόνες 8 απεικονίζουν περαιτέρω την αρχή του σχεδιασμού της βελόνας με το πρωτότυπο λογισμικό i G y n e i G y n e iGynei G y n e . Στην εικόνα 8B παρουσιάζεται η επιλογή μιας συγκεκριμένης διάμεσης βελόνας (Ba, κόκκινοι κύκλοι στο στιγμιότυπο οθόνης) μετά την προσθήκη του μοντέλου του προτύπου γυναικολογικής βραχυθεραπείας στην αρχική σάρωση ασθενούς. Όπως

shown on the left side of the prototype interface, the depth and trajectory of each interstitial needle can be planned individually by defining parameters such as needle length and needle depth. Figure 8C shows virtual placement of several interstitial needles (purple) with different lengths and depths with the settings in the menu on the right side of the software prototype. Figure 8D presents how a specific needle can be selected and how the needle path can be displayed under i i ii Gyne. The selected needle (Ad) is shown as a white line in the upper right window. The user can now move a multiplanar reconstruction (MPR) along the needle path that is visualized in the 3D view (upper right window) and the MPR itself is visualized as a 2D slice in the lower left window. In the presented screenshot, the MPR at the position of the arrow (tip of red arrow in the upper right image) is displayed in the lower left window. In addition, the needle (white) is surrounded by a red circle in the MPR (lower left window). Though this may be helpful for pre-planning, it will be necessary to modify the program to allow for needle deflection. Therefore, iGyne has not yet been used to facilitate needle-trajectory planning as the physician inserts multiple needles but has potential for future implementation.
που φαίνεται στην αριστερή πλευρά της διεπαφής του πρωτοτύπου, το βάθος και η τροχιά κάθε διάμεσης βελόνας μπορούν να σχεδιαστούν ξεχωριστά, καθορίζοντας παραμέτρους όπως το μήκος της βελόνας και το βάθος της βελόνας. Η εικόνα 8C δείχνει την εικονική τοποθέτηση πολλών διαθερμικών βελονών (μοβ) με διαφορετικά μήκη και βάθη με τις ρυθμίσεις στο μενού στη δεξιά πλευρά του πρωτότυπου λογισμικού. Στην Εικόνα 8D παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να επιλεγεί μια συγκεκριμένη βελόνα και να εμφανιστεί η διαδρομή της βελόνας κάτω από το i i ii Gyne. Η επιλεγμένη βελόνα (Ad) εμφανίζεται ως λευκή γραμμή στο επάνω δεξί παράθυρο. Ο χρήστης μπορεί τώρα να μετακινήσει μια πολυεπίπεδη ανακατασκευή (MPR) κατά μήκος της διαδρομής της βελόνας που απεικονίζεται στην τρισδιάστατη προβολή (επάνω δεξί παράθυρο) και η ίδια η MPR απεικονίζεται ως 2D φέτα στο κάτω αριστερό παράθυρο. Στο παρουσιαζόμενο στιγμιότυπο οθόνης, η MPR στη θέση του βέλους (άκρη του κόκκινου βέλους στην επάνω δεξιά εικόνα) εμφανίζεται στο κάτω αριστερό παράθυρο. Επιπλέον, η βελόνα (λευκό) περιβάλλεται από έναν κόκκινο κύκλο στο MPR (κάτω αριστερό παράθυρο). Αν και αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο για τον προσχεδιασμό, θα πρέπει να τροποποιηθεί το πρόγραμμα ώστε να επιτραπεί η εκτροπή της βελόνας. Ως εκ τούτου, το iGyne δεν έχει ακόμη χρησιμοποιηθεί για τη διευκόλυνση του σχεδιασμού της τροχιάς της βελόνας καθώς ο ιατρός εισάγει πολλαπλές βελόνες, αλλά έχει δυνατότητες για μελλοντική εφαρμογή.

Figure 8  Σχήμα 8

Abstract  Περίληψη

Principle for fitting a gynecological template for brachytherapy with the initial MRI image. The three red circles indicate corresponding needle holes in the template and the MRI image. The fitting is realized via a rigid transformation between these corresponding point sets. The blue circles are used to ensure that the left and right sides of the patient and the template are matched correctly (A). Virtual fitted gynecological brachytherapy template and selection of a specific interstitial needle (Ba, red circles in the screenshot). As shown on the left side of the prototype interface, individual needle insertion can be planned by defining parameters such as the needle length and depth (B). Virtual placement of several interstitial needles (purple) with different lengths and depths as shown in the settings in the menu in the left column. This allows the radiation oncologist to plan the placement of needles ©.Needle (white line in the upper right window) that has been selected for visualization of multiplanar reconstructions (MPR) along the needle path (lower left window). The MPR at the position of the arrow (tip of red arrow in the upper right image) is displayed in the lower left window as a 2D slice. In the MPR of the lower left window the needle cross section (white) is surrounded by a red circle (D).
Αρχή προσαρμογής ενός γυναικολογικού προτύπου για βραχυθεραπεία με την αρχική εικόνα MRI. Οι τρεις κόκκινοι κύκλοι υποδεικνύουν τις αντίστοιχες οπές βελόνας στο πρότυπο και στην εικόνα MRI. Η προσαρμογή πραγματοποιείται μέσω ενός άκαμπτου μετασχηματισμού μεταξύ αυτών των αντίστοιχων συνόλων σημείων. Οι μπλε κύκλοι χρησιμοποιούνται για να διασφαλιστεί ότι η αριστερή και η δεξιά πλευρά της ασθενούς και του προτύπου αντιστοιχίζονται σωστά (Α). Εικονικά προσαρμοσμένο πρότυπο γυναικολογικής βραχυθεραπείας και επιλογή μιας συγκεκριμένης διάμεσης βελόνας (Ba, κόκκινοι κύκλοι στο στιγμιότυπο οθόνης). Όπως φαίνεται στην αριστερή πλευρά της διεπαφής του πρωτοτύπου, μπορεί να προγραμματιστεί η εισαγωγή μεμονωμένων βελόνων με τον καθορισμό παραμέτρων όπως το μήκος και το βάθος της βελόνας (Β). Εικονική τοποθέτηση πολλών διαχωριστικών βελονών (μοβ) με διαφορετικά μήκη και βάθη, όπως φαίνεται στις ρυθμίσεις στο μενού στην αριστερή στήλη. Αυτό επιτρέπει στον ακτινοθεραπευτή ογκολόγο να σχεδιάσει την τοποθέτηση των βελόνων ©. βελόνα (λευκή γραμμή στο επάνω δεξί παράθυρο) που έχει επιλεγεί για την οπτικοποίηση των πολυεπίπεδων ανακατασκευών (MPR) κατά μήκος της διαδρομής της βελόνας (κάτω αριστερό παράθυρο). Η MPR στη θέση του βέλους (άκρη του κόκκινου βέλους στην επάνω δεξιά εικόνα) απεικονίζεται στο κάτω αριστερό παράθυρο ως δισδιάστατη τομή. Στο MPR του κάτω αριστερού παραθύρου η διατομή της βελόνας (λευκό) περιβάλλεται από έναν κόκκινο κύκλο (D).

3.3.4 Image Analysis: Probabilistic Bias Correction of MRI Spatial Signal Inhomogeneity We will use a probabilistic bias correction method to explicitly model and correct for the corrupting field in MRI images that is due to the spatial inhomogeneities in the radiofrequency (rf) field produced by the surface coils that are placed above and below the patient. Wells et al. introduced this Bayesian method [25] which has been further developed [26-28]. This method is based on the Expectation-Maximization algorithm, an estimation method that is used to find the parameters of a model that maximizes the likelihood of the data when some of the data are observable and some are hidden or unobserved. The earliest thorough treatment of the applications of Expectation-Maximization appeared in a report by Dempster et al. [29]. Starting from an initial guess, Expectation-Maximization re-estimates the model parameters in an iterative manner. Each iteration consists of two steps: an Expectation or E step and a Maximization or M step. In the E-step, the probability distribution for the hidden variables is computed, given the known values for the observed variables and the current estimate of the model parameters. In the M-step, the parameters that maximize the likelihood of the data are reestimated assuming that the probability distribution computed for the hidden variables in the E-step is correct. It can be shown that the likelihood does not get worse with each iteration of the EM algorithm.
3.3.4 Ανάλυση εικόνας: Θα χρησιμοποιήσουμε μια πιθανοτική μέθοδο διόρθωσης μεροληψίας για να μοντελοποιήσουμε και να διορθώσουμε ρητά το πεδίο αλλοίωσης στις εικόνες μαγνητικής τομογραφίας που οφείλεται στις χωρικές ανομοιογένειες του πεδίου ραδιοσυχνοτήτων (rf) που παράγεται από τα επιφανειακά πηνία που τοποθετούνται πάνω και κάτω από τον ασθενή. Οι Wells et al. εισήγαγαν αυτή τη μέθοδο Bayes [25], η οποία αναπτύχθηκε περαιτέρω [26-28]. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στον αλγόριθμο Expectation-Maximization, μια μέθοδο εκτίμησης που χρησιμοποιείται για την εύρεση των παραμέτρων ενός μοντέλου που μεγιστοποιεί την πιθανότητα των δεδομένων όταν ορισμένα από τα δεδομένα είναι παρατηρήσιμα και ορισμένα είναι κρυφά ή μη παρατηρήσιμα. Η πρώτη ενδελεχής επεξεργασία των εφαρμογών του Expectation-Maximization εμφανίστηκε σε μια έκθεση των Dempster et al. [29]. Ξεκινώντας από μια αρχική εκτίμηση, η μέθοδος Expectation-Maximization επανεκτιμά τις παραμέτρους του μοντέλου με επαναληπτικό τρόπο. Κάθε επανάληψη αποτελείται από δύο βήματα: ένα βήμα Expectation ή E και ένα βήμα Maximization ή M. Στο βήμα E, υπολογίζεται η κατανομή πιθανότητας για τις κρυφές μεταβλητές, δεδομένων των γνωστών τιμών για τις παρατηρούμενες μεταβλητές και της τρέχουσας εκτίμησης των παραμέτρων του μοντέλου. Στο βήμα Μ, επανεκτιμώνται οι παράμετροι που μεγιστοποιούν την πιθανότητα των δεδομένων, υποθέτοντας ότι η κατανομή πιθανότητας που υπολογίστηκε για τις κρυφές μεταβλητές στο βήμα Ε είναι σωστή. Μπορεί να αποδειχθεί ότι η πιθανοφάνεια δεν χειροτερεύει με κάθε επανάληψη του αλγορίθμου EM.

3.3.5 Image Analysis: Segmentation of Organs at Risk As a first step towards an overall segmentation of anatomy structures for gynecological brachytherapy, though many alternative approaches exist, we segmented the bladder with the Nugget-Cut approach[30] [31]. Figure 9 presents the overall segmentation principle.
3.3.5 Ανάλυση εικόνας: Αν και υπάρχουν πολλές εναλλακτικές προσεγγίσεις, κατατμήσαμε την ουροδόχο κύστη με την προσέγγιση Nugget-Cut[30] [31]. Στην εικόνα 9 παρουσιάζεται η αρχή της συνολικής τμηματοποίησης.
Figure 9  Εικόνα 9
Segmentation principle of the bladder with the Nugget-Cut approach: a spherical template (left image) is used to construct a directed graph (second image from the left). The graph is fused with the CT dataset of a patient (third image from the left) and the s-t-cut provides the segmented bladder (red, rightmost image).
Αρχή τμηματοποίησης της ουροδόχου κύστης με την προσέγγιση Nugget-Cut: ένα σφαιρικό πρότυπο (αριστερή εικόνα) χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός κατευθυνόμενου γραφήματος (δεύτερη εικόνα από αριστερά). Ο γράφος συγχωνεύεται με το σύνολο δεδομένων αξονικής τομογραφίας ενός ασθενούς (τρίτη εικόνα από αριστερά) και το s-t-cut παρέχει την τμηματοποιημένη ουροδόχο κύστη (κόκκινη, δεξιότερη εικόνα).

4. Discussion  4. Συζήτηση

In this overview, we describe our ongoing work in gynecologic brachytherapy in the recently opened AMIGO suite at BWH. We describe the integration of the available imaging modalities as used to date, with future work in PET scheduled to begin in the near future.
Σε αυτή την επισκόπηση, περιγράφουμε τις τρέχουσες εργασίες μας στη γυναικολογική βραχυθεραπεία στην πρόσφατα εγκαινιασμένη σουίτα AMIGO στο BWH. Περιγράφουμε την ενσωμάτωση των διαθέσιμων μεθόδων απεικόνισης όπως έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα, ενώ οι μελλοντικές εργασίες στην PET έχουν προγραμματιστεί να ξεκινήσουν στο εγγύς μέλλον.
Prior to the development of the AMIGO suite, in a clinical trial from 2002-2006, we demonstrated the benefit of intra-procedural MR images in 25 patients both in identification of parametrial tissue involvement [9], and in optimized radiation delivery by performing interstitial needle placement in an open configuration 0.5 Tesla MR scanner (Signa SP, GE Healthcare, Waukesha, WI at that time). In the years between 2005 and 2011, two dedicated CT-based brachytherapy suites were constructed in the Department of Radiation Oncology. In these suites, intra-procedural CT scans, in contrast to the use of plain film x-ray only, increased the precision of placement of intracavitary applicators for gynecologic brachytherapy. In parallel, the discovery and optimization of MR image sequences improved in diagnostic MR imaging, allowing translation of these MR findings to gynecologic brachytherapy [32, 33].
Πριν από την ανάπτυξη της σουίτας AMIGO, σε μια κλινική δοκιμή από το 2002 έως το 2006, αποδείξαμε το όφελος των εικόνων μαγνητικής τομογραφίας εντός της διαδικασίας σε 25 ασθενείς τόσο για τον εντοπισμό της συμμετοχής του παραμετρικού ιστού [9], όσο και για τη βελτιστοποιημένη χορήγηση ακτινοβολίας με την εκτέλεση της διάμεσης τοποθέτησης της βελόνας σε έναν μαγνητικό τομογράφο ανοικτής διαμόρφωσης 0,5 Tesla (Signa SP, GE Healthcare, Waukesha, WI εκείνη την εποχή). Κατά τα έτη μεταξύ 2005 και 2011, κατασκευάστηκαν στο Τμήμα Ακτινοθεραπευτικής Ογκολογίας δύο ειδικές αίθουσες βραχυθεραπείας με αξονική τομογραφία. Σε αυτές τις σουίτες, οι ενδοεγχειρητικές αξονικές τομογραφίες, σε αντίθεση με τη χρήση μόνο των απλών ακτινογραφιών, αύξησαν την ακρίβεια της τοποθέτησης των ενδοκοιλιακών εφαρμογέων για γυναικολογική βραχυθεραπεία. Παράλληλα, η ανακάλυψη και η βελτιστοποίηση των ακολουθιών εικόνων MR βελτιώθηκε στη διαγνωστική απεικόνιση MR, επιτρέποντας τη μετάφραση αυτών των ευρημάτων MR στη γυναικολογική βραχυθεραπεία [32, 33].
Over the past four months, we have assessed several technologies, including accurate interstitial catheter identification, MR bias correction, bladder segmentation, and developed a novel software program to assist with accurate catheter placement. Ongoing areas of focus are: 1) active tracking of the tips of interstitial needles in the MR scanner; 2) fabrication of customized needles that generate a more distinct artifact in MRI and, in particular, a unique artifact at the needle tip; 3) MR pulse sequences to enhance needle artifacts; 4) a model-to-image registration method which aligns the geometric model of the template to its MRI image; 5) improved image-based needle detection algorithms to precisely demarcate the inserted needles; 6) extension of the Nugget-Cut algorithm to segment additional organs at risk; and 7) development of real-time iterative treatment planning modules available in the AMIGO suite. We expect to be able to make rapid strides in each of these areas. Some of these advances may continue by translating advances from prostate-cancer brachytherapy [34-36], MRI physics [37], active MRI tracking of cardiac catheters [38, 39], and image processing for brain tumors and prostate cancer [40, 41]. We also anticipate developing unique and novel strategies for gynecologic brachytherapy that may be translated to other fields, and encourage colleagues who are considering establishing MRguided gynecologic brachytherapy.
Τους τελευταίους τέσσερις μήνες αξιολογήσαμε διάφορες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της ακριβούς αναγνώρισης του διάμεσου καθετήρα, της διόρθωσης της μεροληψίας MR, της τμηματοποίησης της ουροδόχου κύστης, και αναπτύξαμε ένα νέο πρόγραμμα λογισμικού που βοηθά στην ακριβή τοποθέτηση του καθετήρα. Οι τομείς εστίασης που βρίσκονται σε εξέλιξη είναι οι εξής: 1) ενεργός εντοπισμός των άκρων των διαθερμικών βελονών στον σαρωτή MR- 2) κατασκευή προσαρμοσμένων βελονών που δημιουργούν ένα πιο διακριτό τεχνούργημα στη μαγνητική τομογραφία και, ειδικότερα, ένα μοναδικό τεχνούργημα στο άκρο της βελόνας- 3) ακολουθίες παλμών MR για την ενίσχυση των τεχνασμάτων της βελόνας- 4) μια μέθοδος καταγραφής μοντέλου σε εικόνα, η οποία ευθυγραμμίζει το γεωμετρικό μοντέλο του προτύπου με την εικόνα του στη μαγνητική τομογραφία, 5) βελτιωμένοι αλγόριθμοι ανίχνευσης βελόνων βάσει εικόνας για την ακριβή οριοθέτηση των εισαγόμενων βελονών- 6) επέκταση του αλγορίθμου Nugget-Cut για την κατάτμηση πρόσθετων οργάνων σε κίνδυνο- και 7) ανάπτυξη ενοτήτων επαναληπτικού σχεδιασμού θεραπείας σε πραγματικό χρόνο που είναι διαθέσιμες στη σουίτα AMIGO. Αναμένουμε να είμαστε σε θέση να κάνουμε γρήγορα βήματα προόδου σε καθέναν από αυτούς τους τομείς. Ορισμένες από αυτές τις προόδους μπορεί να συνεχιστούν με τη μετάφραση των επιτευγμάτων από τη βραχυθεραπεία του καρκίνου του προστάτη [34-36], τη φυσική της μαγνητικής τομογραφίας [37], την ενεργή παρακολούθηση καρδιακών καθετήρων με μαγνητική τομογραφία [38, 39] και την επεξεργασία εικόνας για όγκους του εγκεφάλου και τον καρκίνο του προστάτη [40, 41]. Προβλέπουμε επίσης την ανάπτυξη μοναδικών και νέων στρατηγικών για τη γυναικολογική βραχυθεραπεία που μπορούν να μεταφραστούν σε άλλους τομείς και ενθαρρύνουμε τους συναδέλφους που εξετάζουν το ενδεχόμενο καθιέρωσης της γυναικολογικής βραχυθεραπείας με μαγνητική τομογραφία.

5. Conclusion  5. Συμπέρασμα

MR image-guidance for brachytherapy of gynecologic malignancies permits accurate placement of the applicator and analysis of tumor location in relation to surrounding normal tissues. Advances in areas of MR bias correction, image-applicator identification, tracking, organ segmentation, and radiation treatment planning provide unique opportunities to improve the process, increase speed and ideally improve outcomes for patients.
Η καθοδήγηση με μαγνητική τομογραφία για τη βραχυθεραπεία γυναικολογικών κακοηθειών επιτρέπει την ακριβή τοποθέτηση του εφαρμοστή και την ανάλυση της θέσης του όγκου σε σχέση με τους γύρω φυσιολογικούς ιστούς. Οι πρόοδοι στους τομείς της διόρθωσης της μεροληψίας της μαγνητικής τομογραφίας, της αναγνώρισης της εικόνας-εφαρμογέα, της παρακολούθησης, της κατάτμησης οργάνων και του σχεδιασμού της ακτινοθεραπείας παρέχουν μοναδικές ευκαιρίες για τη βελτίωση της διαδικασίας, την αύξηση της ταχύτητας και ιδανικά τη βελτίωση των αποτελεσμάτων για τους ασθενείς.

Acknowledgments  Ευχαριστίες

The authors would like to acknowledge the support of the AMIGO clinical staff in enabling this clinical study, Sam Song, PhD for generating the CAD models of gynecologic devices and Junichi Tokuda, PhD for the AMIGO photo. We thank Prof. Dr. Horst K. Hahn and Fraunhofer MeVis in Bremen, Germany, for their support by providing an academic license for MeVisLab software. We wish to thank Barbara Silver for proofreading the manuscript. The work was supported by NIH grant P41EB015898, P41RR019703, R03EB013792, and U54EB005149. Dr. Viswanathan has received support from NIH grant K07CA117979.
Οι συγγραφείς θα ήθελαν να αναγνωρίσουν την υποστήριξη του κλινικού προσωπικού της AMIGO για την πραγματοποίηση αυτής της κλινικής μελέτης, του Sam Song, PhD για τη δημιουργία των μοντέλων CAD των γυναικολογικών συσκευών και του Junichi Tokuda, PhD για τη φωτογραφία της AMIGO. Ευχαριστούμε τον καθηγητή Dr. Horst K. Hahn και το Fraunhofer MeVis στη Βρέμη της Γερμανίας για την υποστήριξή τους με την παροχή ακαδημαϊκής άδειας χρήσης του λογισμικού MeVisLab. Θέλουμε να ευχαριστήσουμε την Barbara Silver για τη διόρθωση του χειρόγραφου. Η εργασία υποστηρίχθηκε από τις επιχορηγήσεις NIH P41EB015898, P41RR019703, R03EB013792 και U54EB005149. Ο Dr. Viswanathan έλαβε υποστήριξη από την επιχορήγηση NIH K07CA117979.

Footnotes  Υποσημειώσεις

Conflict of Interest notification: The authors have no conflicts of interest to report.
Γνωστοποίηση σύγκρουσης συμφερόντων: Οι συγγραφείς δεν έχουν να αναφέρουν καμία σύγκρουση συμφερόντων.

REFERENCES  ΑΝΑΦΟΡΕΣ

  1. Cancer Facts & Figures 2012. [ http://www.cancer.org/Research/CancerFactsFigures/CancerFactsFigures/cancer-facts-figures2012]
    Στοιχεία και αριθμοί για τον καρκίνο 2012. [ http://www.cancer.org/Research/CancerFactsFigures/CancerFactsFigures/cancer-facts-figures2012]
  2. Viswanathan AN, Thomadsen B. American Brachytherapy Society consensus guidelines for locally advanced carcinoma of the cervix. Part I: General principles. Brachytherapy. 2012;11(1):33-46. [PubMed] [Google Scholar]
    Viswanathan AN, Thomadsen B. Οδηγίες συναίνεσης της Αμερικανικής Εταιρείας Βραχυθεραπείας για το τοπικά προχωρημένο καρκίνωμα του τραχήλου της μήτρας. Μέρος Ι: Γενικές αρχές. Βραχυθεραπεία. 2012;11(1):33-46. [PubMed] [Google Scholar]
  3. Viswanathan AN, Kirisits C, Erickson B, Pötter R. Gynecologic Radiation Therapy: Novel Approaches to Image-Guidance and Management. Springer; Berlin; London: 2011. [Google Scholar]
    Viswanathan AN, Kirisits C, Erickson B, Pötter R: Τζέιμς Μπράουν: Νέες προσεγγίσεις στην καθοδήγηση εικόνας και τη διαχείριση. Springer, Βερολίνο, Λονδίνο: 2011. [Google Scholar]
  4. Viswanathan AN, Moughan J, Small W, Jr., Levenback C, Iyer R, Hymes S, Dicker AP, Miller B, Erickson B, Gaffney DK.
The Quality of Cervical Cancer Brachytherapy Implantation and the Impact on Local Recurrence and Disease-Free Survival in Radiation Therapy Oncology Group Prospective Trials 0116 and 0128. Int J Gynecol Cancer. 2012;22(1):123-131. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
Η ποιότητα της εμφύτευσης της βραχυθεραπείας στον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας και ο αντίκτυπος στην τοπική υποτροπή και την επιβίωση χωρίς νόσο στις προοπτικές δοκιμές 0116 και 0128 της ομάδας ακτινοθεραπείας ογκολογίας. Int J Gynecol Cancer. 2012;22(1):123-131. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

5. Hricak H, Gatsonis C, Coakley FV, Snyder B, Reinhold C, Schwartz LH, Woodward PJ, Pannu HK, Amendola M, Mitchell DG. Early invasive cervical cancer: CT and MR imaging in preoperative evaluation - ACRIN/GOG comparative study of diagnostic performance and interobserver variability. Radiology. 2007;245(2):491-498. [PubMed] [Google Scholar]
5. Hricak H, Gatsonis C, Coakley FV, Snyder B, Reinhold C, Schwartz LH, Woodward PJ, Pannu HK, Amendola M, Mitchell DG. Πρώιμος διηθητικός καρκίνος του τραχήλου της μήτρας: ACRIN/GOG συγκριτική μελέτη της διαγνωστικής απόδοσης και της μεταβλητότητας μεταξύ των παρατηρητών. Radiology. 2007;245(2):491-498. [PubMed] [Google Scholar]

6. Viswanathan AN, Erickson BA. Three-dimensional imaging in gynecologic brachytherapy: a survey of the American Brachytherapy Society. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2010;76(1):104-109. [PubMed] [Google Scholar]
6. Viswanathan AN, Erickson BA. Τρισδιάστατη απεικόνιση στη γυναικολογική βραχυθεραπεία: έρευνα της Αμερικανικής Εταιρείας Βραχυθεραπείας. Διεθνές περιοδικό ακτινοβολίας ογκολογίας, βιολογίας, φυσικής. 2010;76(1):104-109. [PubMed] [Google Scholar]

7. Viswanathan AN, Creutzberg CL, Craighead P, McCormack M, Toita T, Narayan K, Reed N, Long H, Kim HJ, Marth C, et al. International brachytherapy practice patterns: a survey of the Gynecologic Cancer Intergroup (GCIG) Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012;82(1):250-255. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
8. Viswanathan AN, Cormack R, Holloway CL, Tanaka C, O’Farrell D, Devlin PM, Tempany C. Magnetic resonance-guided interstitial therapy for vaginal recurrence of endometrial cancer. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2006;66(1):91-99. [PubMed] [Google Scholar]
8. Viswanathan AN, Cormack R, Holloway CL, Tanaka C, O'Farrell D, Devlin PM, Tempany C. Magnetic resonance-guided interstitial therapy for vaginal recurrence of endometrial cancer. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2006;66(1):91-99. [PubMed] [Google Scholar]

9. Viswanathan AN, Szymonifka J, Tempany-Afdhal C, Cormack RA. A Prospective Trial of Real-Time Magnetic ResonanceGuided Catheter Placement in Interstitial Gynecologic Brachytherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012 (submitted) [PubMed] [Google Scholar]
9. Viswanathan AN, Szymonifka J, Tempany-Afdhal C, Cormack RA. A Prospective Trial of Real-Time Magnetic ResonanceGuided Catheter Placement in Interstitial Gynecologic Brachytherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2012 (submitted) [PubMed] [Google Scholar].

10. Viswanathan AN, Beriwal S, De Los Santos JF, Demanes DJ, Gaffney D, Hansen J, Jones E, Kirisits C, Thomadsen B, Erickson B. American Brachytherapy Society consensus guidelines for locally advanced carcinoma of the cervix. Part II: High-dose-rate brachytherapy. Brachytherapy. 2012;11(1):47-52. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
10. Viswanathan AN, Beriwal S, De Los Santos JF, Demanes DJ, Gaffney D, Hansen J, Jones E, Kirisits C, Thomadsen B, Erickson B. American Brachytherapy Society consensus guidelines for locally advanced carcinoma of the cervix. Μέρος ΙΙ: Βραχυθεραπεία υψηλής δόσης. Βραχυθεραπεία. 2012;11(1):47-52. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

11. Beriwal S, Demanes DJ, Erickson B, Jones E, De Los Santos JF, Cormack RA, Yashar C, Rownd JJ, Viswanathan AN. American Brachytherapy Society consensus guidelines for interstitial brachytherapy for vaginal cancer. Brachytherapy. 2012;11(1):68-75. [PubMed] [Google Scholar]
11. Beriwal S, Demanes DJ, Erickson B, Jones E, De Los Santos JF, Cormack RA, Yashar C, Rownd JJ, Viswanathan AN. Κατευθυντήριες γραμμές συναίνεσης της Αμερικανικής Εταιρείας Βραχυθεραπείας για τη διάμεση βραχυθεραπεία για τον καρκίνο του κόλπου. Brachytherapy. 2012;11(1):68-75. [PubMed] [Google Scholar]

12. Lee LJ, Das IJ, Higgins SA, Jhingran A, Small W, Jr., Thomadsen B, Viswanathan AN, Wolfson A, Eifel P. American Brachytherapy Society consensus guidelines for locally advanced carcinoma of the cervix. Part III: Low-dose-rate and pulsed-dose-rate brachytherapy. Brachytherapy. 2012;11(1):53-57. [PubMed] [Google Scholar]
12. Lee LJ, Das IJ, Higgins SA, Jhingran A, Small W, Jr., Thomadsen B, Viswanathan AN, Wolfson A, Eifel P. American Brachytherapy Society consensus guidelines for locally advanced carcinoma of the cervix. Μέρος ΙΙΙ: Βραχυθεραπεία χαμηλού ρυθμού δόσης και βραχυθεραπεία παλμικού ρυθμού δόσης. Βραχυθεραπεία. 2012;11(1):53-57. [PubMed] [Google Scholar]

13. Cleary K, Peters TM. Image-guided interventions: technology review and clinical applications. Annual review of biomedical engineering. 2010;12:119-142. [PubMed] [Google Scholar]
13. Cleary K, Peters TM. Επεμβάσεις καθοδηγούμενες με εικόνα: ανασκόπηση της τεχνολογίας και κλινικές εφαρμογές. Ετήσια ανασκόπηση της βιοϊατρικής μηχανικής. 2010;12:119-142. [PubMed] [Google Scholar]

14. Jurgenliemk-Schulz IM, Lang S, Tanderup K, de Leeuw A, Kirisits C, Lindegaard J, Petric P, Hudej R, Potter R. Variation of treatment planning parameters (D90 HR-CTV, D 2cc for OAR) for cervical cancer tandem ring brachytherapy in a multicentre setting: comparison of standard planning and 3D image guided optimisation based on a joint protocol for dose-volume constraints. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2010;94(3):339-345. [PubMed] [Google Scholar]
14. Jurgenliemk-Schulz IM, Lang S, Tanderup K, de Leeuw A, Kirisits C, Lindegaard J, Petric P, Hudej R, Potter R. Μεταβολή των παραμέτρων σχεδιασμού θεραπείας (D90 HR-CTV, D 2cc για OAR) για βραχυθεραπεία με δακτύλιο δακτυλίου για τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας σε πολυκεντρικό περιβάλλον: σύγκριση του τυπικού σχεδιασμού και της βελτιστοποίησης με καθοδήγηση 3D εικόνας βάσει κοινού πρωτοκόλλου για περιορισμούς δόσης-όγκου. Ακτινοθεραπεία και ογκολογία : περιοδικό της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας. 2010;94(3):339-345. [PubMed] [Google Scholar]

15. Viswanathan AN, Dimopoulos J, Kirisits C, Berger D, Potter R. Computed tomography versus magnetic resonance imagingbased contouring in cervical cancer brachytherapy: results of a prospective trial and preliminary guidelines for standardized contours. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2007;68(2):491-498. [PubMed] [Google Scholar]
16. Kirisits C, Potter R, Lang S, Dimopoulos J, Wachter-Gerstner N, Georg D. Dose and volume parameters for MRI-based treatment planning in intracavitary brachytherapy for cervical cancer. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2005;62(3):901-911. [PubMed] [Google Scholar]
16. Kirisits C, Potter R, Lang S, Dimopoulos J, Wachter-Gerstner N, Georg D. Παράμετροι δόσης και όγκου για τον σχεδιασμό θεραπείας με βάση τη μαγνητική τομογραφία στην ενδοκαυτηριακή βραχυθεραπεία για τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας. International journal of radiation oncology, biology, physics. 2005;62(3):901-911. [PubMed] [Google Scholar]

17. Potter R, Haie-Meder C, Van Limbergen E, Barillot I, De Brabandere M, Dimopoulos J, Dumas I, Erickson B, Lang S, Nulens A, et al. Recommendations from gynaecological (GYN) GEC ESTRO working group (II): concepts and terms in 3D image-based treatment planning in cervix cancer brachytherapy-3D dose volume parameters and aspects of 3D image-based anatomy, radiation physics, radiobiology. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2006;78(1):67-77. [PubMed] [Google Scholar]
17. Potter R, Haie-Meder C, Van Limbergen E, Barillot I, De Brabandere M, Dimopoulos J, Dumas I, Erickson B, Lang S, Nulens A, et al. Recommendations from gynaecological (GYN) GEC ESTRO working group (II): concepts and terms in 3D image-based treatment planning in cervix cancer brachytherapy-3D dose volume parameters and aspects of 3D image-based anatomy, radiation physics, radiobiology. Ακτινοθεραπεία και ογκολογία : περιοδικό της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας. 2006;78(1):67-77. [PubMed] [Google Scholar]

18. Haie-Meder C, Potter R, Van Limbergen E, Briot E, De Brabandere M, Dimopoulos J, Dumas I, Hellebust TP, Kirisits C, Lang S, et al. Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group (I): concepts and terms in 3D image based 3D treatment planning in cervix cancer brachytherapy with emphasis on MRI assessment of GTV and CTV. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2005;74(3):235-245. [PubMed] [Google Scholar]
18. Haie-Meder C, Potter R, Van Limbergen E, Briot E, De Brabandere M, Dimopoulos J, Dumas I, Hellebust TP, Kirisits C, Lang S, et al. Recommendations from Gynaecological (GYN) GEC-ESTRO Working Group (I): concepts and terms in 3D image based 3D treatment planning in cervix cancer brachytherapy with emphasis on MRI assessment of GTV and CTV. Ακτινοθεραπεία και ογκολογία : περιοδικό της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας. 2005;74(3):235-245. [PubMed] [Google Scholar]

19. Tanderup K, Hellebust TP, Lang S, Granfeldt J, Potter R, Lindegaard JC, Kirisits C. Consequences of random and systematic reconstruction uncertainties in 3D image based brachytherapy in cervical cancer. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2008;89(2):156-163. [PubMed] [Google Scholar]
20. Berger D, Dimopoulos J, Potter R, Kirisits C. Direct reconstruction of the Vienna applicator on MR images. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;93(2):347-351. [PubMed] [Google Scholar]
20. Berger D, Dimopoulos J, Potter R, Kirisits C. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;93(2):347-351. [PubMed] [Google Scholar]

21. Haack S, Nielsen SK, Lindegaard JC, Gelineck J, Tanderup K. Applicator reconstruction in MRI 3D image-based dose planning of brachytherapy for cervical cancer. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;91(2):187-193. [PubMed] [Google Scholar]
21. Haack S, Nielsen SK, Lindegaard JC, Gelineck J, Tanderup K. Ανακατασκευή εφαρμοστή στον σχεδιασμό δόσης με βάση την τρισδιάστατη εικόνα MRI της βραχυθεραπείας για τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;91(2):187-193. [PubMed] [Google Scholar]

22. De Leeuw AA, Moerland MA, Nomden C, Tersteeg RH, Roesink JM, Jurgenliemk-Schulz IM. Applicator reconstruction and applicator shifts in 3D MR-based PDR brachytherapy of cervical cancer. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;93(2):341-346. [PubMed] [Google Scholar]
22. De Leeuw AA, Moerland MA, Nomden C, Tersteeg RH, Roesink JM, Jurgenliemk-Schulz IM. Ανακατασκευή εφαρμογέα και μετατοπίσεις εφαρμογέα στην 3D MR-based PDR βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2009;93(2):341-346. [PubMed] [Google Scholar]

23. Tanderup K, Nielsen SK, Nyvang GB, Pedersen EM, Rohl L, Aagaard T, Fokdal L, Lindegaard JC. From point A to the sculpted pear: MR image guidance significantly improves tumour dose and sparing of organs at risk in brachytherapy of cervical cancer. Radiotherapy and oncology : journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2010;94(2):173-180. [PubMed] [Google Scholar]
23. Tanderup K, Nielsen SK, Nyvang GB, Pedersen EM, Rohl L, Aagaard T, Fokdal L, Lindegaard JC. Από το σημείο Α στο γλυπτό αχλάδι: Η καθοδήγηση με μαγνητική τομογραφία βελτιώνει σημαντικά τη δόση του όγκου και τη διάσωση των οργάνων σε κίνδυνο στη βραχυθεραπεία του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Ακτινοθεραπεία και ογκολογία : περιοδικό της Ευρωπαϊκής Εταιρείας Θεραπευτικής Ακτινολογίας και Ογκολογίας. 2010;94(2):173-180. [PubMed] [Google Scholar]

24. Cormack RA, Tempany CM, D’Amico AV. Optimizing target coverage by dosimetric feedback during prostate brachytherapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2000;48(4):1245-1249. [PubMed] [Google Scholar]
24. Cormack RA, Tempany CM, D'Amico AV. Βελτιστοποίηση της κάλυψης του στόχου με δοσιμετρική ανατροφοδότηση κατά τη βραχυθεραπεία του προστάτη. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2000;48(4):1245-1249. [PubMed] [Google Scholar]

25. Wells WM, Grimson WL, Kikinis R, Jolesz FA. Adaptive segmentation of MRI data. IEEE transactions on medical imaging. 1996;15(4):429-442. [PubMed] [Google Scholar]
25. Wells WM, Grimson WL, Kikinis R, Jolesz FA. Προσαρμοστική κατάτμηση δεδομένων μαγνητικής τομογραφίας. IEEE transactions on medical imaging. 1996;15(4):429-442. [PubMed] [Google Scholar]

26. Kapur T, Grimson WE, Wells WM, 3rd, Kikinis R. Segmentation of brain tissue from magnetic resonance images. Medical image analysis. 1996;1(2):109-127. [PubMed] [Google Scholar]
26. Kapur T, Grimson WE, Wells WM, 3rd, Kikinis R. Ανάλυση ιατρικών εικόνων. 1996;1(2):109-127. [PubMed] [Google Scholar]

27. Pham DL, Prince JL. Citeseer: 1999. A generalized EM algorithm for robust segmentation of magnetic resonance images; pp. 558-563. 1999. [Google Scholar]
27. Pham DL, Prince JL. Citeseer: 1999. Ένας γενικευμένος αλγόριθμος EM για ισχυρή κατάτμηση εικόνων μαγνητικού συντονισμού, σελ. 558-563. 1999. [Google Scholar].

28. Pohl KM, Fisher J, Levitt JJ, Shenton ME, Kikinis R, Grimson WE, Wells WM. A unifying approach to registration, segmentation, and intensity correction. Medical image computing and computer-assisted intervention : MICCAI International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 2005;8(Pt 1):310-318. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
28. Pohl KM, Fisher J, Levitt JJ, Shenton ME, Kikinis R, Grimson WE, Wells WM. Μια ενοποιητική προσέγγιση για την εγγραφή, την κατάτμηση και τη διόρθωση της έντασης. Medical image computing and computer-assisted intervention : MICCAI International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 2005;8(Pt 1):310-318. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

29. Dempster A, Laird N, Rubin D. Maximal likelihood form incomplete data via the em algorithm. Royal Statistical Society. 1977;B(39):1-38. [Google Scholar]
29. Dempster A, Laird N, Rubin D. Royal Statistical Society. 1977;B(39):1-38. [Google Scholar].

30. Egger J, Bauer M, Kuhnt D, Carl B, Kappus C, Freisleben B, Nimsky C. Nugget-cut: a segmentation scheme for sphericallyand elliptically-shaped 3D objects. 32nd Annual Symposium of the German Association for Pattern Recognition (DAGM); Darmstadt, Germany. Springer; 2010. pp. 373-382. [Google Scholar]
30. Egger J, Bauer M, Kuhnt D, Carl B, Kappus C, Freisleben B, Nimsky C. Nugget-cut: a segmentation scheme for sphericallyand elliptically-shaped 3D objects. 32nd Annual Symposium of the German Association for Pattern Recognition (DAGM), Darmstadt, Γερμανία. Springer; 2010. pp. 373-382. [Google Scholar]

31. Egger J, Viswanathan A, Kapur T. Bladder Segmentation for Interstitial Gynecologic Brachytherapy with the Nugget-Cut Approach. In: Kapur T, Tempany C, Jolesz F, Arlington VA, editors. 4th NCIGT and NIH Image Guided Therapy Workshop.2011. [Google Scholar]
31. Egger J, Viswanathan A, Kapur T. Τμηματοποίηση της ουροδόχου κύστης για τη διάμεση γυναικολογική βραχυθεραπεία με την προσέγγιση Nugget-Cut. In: Kapur T, Tempany C, Jolesz F, Arlington VA, επιμελητές: Kapur T, Tempany C, Jolesz F, Arlington VA. 4th NCIGT and NIH Image Guided Therapy Workshop.2011. [Google Scholar].

32. Mulkern RV, Barnes AS, Haker SJ, Hung YP, Rybicki FJ, Maier SE, Tempany CM. Biexponential characterization of prostate tissue water diffusion decay curves over an extended b-factor range. Magnetic resonance imaging. 2006;24(5):563-568. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
32. Mulkern RV, Barnes AS, Haker SJ, Hung YP, Rybicki FJ, Maier SE, Tempany CM. Διεκθετικός χαρακτηρισμός των καμπυλών αποσύνθεσης διάχυσης νερού του ιστού του προστάτη σε ένα εκτεταμένο εύρος συντελεστή b. Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. 2006;24(5):563-568. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

33. Roebuck JR, Haker SJ, Mitsouras D, Rybicki FJ, Tempany CM, Mulkern RV. Carr-Purcell-Meiboom-Gill imaging of prostate cancer: quantitative T2 values for cancer discrimination. Magnetic resonance imaging. 2009;27(4):497-502. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
33. Roebuck JR, Haker SJ, Mitsouras D, Rybicki FJ, Tempany CM, Mulkern RV. Απεικόνιση Carr-Purcell-Meiboom-Gill του καρκίνου του προστάτη: ποσοτικές τιμές Τ2 για τη διάκριση του καρκίνου. Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού. 2009;27(4):497-502. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

34. DiMaio SP, Samset E, Fischer G, Iordachita I, Fichtinger G, Jolesz F, Tempany CM. Dynamic MRI scan plane control for passive tracking of instruments and devices. Medical image computing and computer-assisted intervention : MICCAI International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 2007;10(Pt 2):50-58. [PubMed]
34. DiMaio SP, Samset E, Fischer G, Iordachita I, Fichtinger G, Jolesz F, Tempany CM. Δυναμικός έλεγχος επιπέδου σάρωσης MRI για παθητική παρακολούθηση οργάνων και συσκευών. Medical image computing and computer-assisted intervention : MICCAI International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 2007;10(Pt 2):50-58. [PubMed]

35. DiMaio SP, Kacher DF, Ellis RE, Fichtinger G, Hata N, Zientara GP, Panych LP, Kikinis R, Jolesz FA. Needle artifact localization in 3T MR images. Studies in health technology and informatics. 2006;119:120-125. [PubMed] [Google Scholar]
35. DiMaio SP, Kacher DF, Ellis RE, Fichtinger G, Hata N, Zientara GP, Panych LP, Kikinis R, Jolesz FA. Εντοπισμός τεχνουργημάτων βελόνας σε εικόνες μαγνητικής τομογραφίας 3T. Μελέτες στην τεχνολογία υγείας και την πληροφορική. 2006;119:120-125. [PubMed] [Google Scholar]

36. Goksel O, Salcudean SE, Dimaio SP. 3D simulation of needle-tissue interaction with application to prostate brachytherapy.
36. Goksel O, Salcudean SE, Dimaio SP. Τρισδιάστατη προσομοίωση της αλληλεπίδρασης βελόνας- ιστού με εφαρμογή στη βραχυθεραπεία του προστάτη.
Computer aided surgery : official journal of the International Society for Computer Aided Surgery. 2006;11(6):279-288. [PubMed] [Google Scholar]
Computer Aided Surgery : επίσημο περιοδικό της Διεθνούς Εταιρείας Χειρουργικής με τη βοήθεια υπολογιστή. 2006;11(6):279-288. [PubMed] [Google Scholar]

37. Cukur T, Yamada M, Overall WR, Yang P, Nishimura DG. Positive contrast with alternating repetition time SSFP (PARTS): a fast imaging technique for SPIO-labeled cells. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 2010;63(2):427-437. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
37. Cukur T, Yamada M, Overall WR, Yang P, Nishimura DG. Θετική αντίθεση με εναλλασσόμενο χρόνο επανάληψης SSFP (PARTS): μια γρήγορη τεχνική απεικόνισης για κύτταρα επισημασμένα με SPIO. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Εταιρεία Μαγνητικού Συντονισμού στην Ιατρική. 2010;63(2):427-437. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

38. Dumoulin CL, Mallozzi RP, Darrow RD, Schmidt EJ. Phase-field dithering for active catheter tracking. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 2010;63(5):1398-1403. [PubMed] [Google Scholar]
38. Dumoulin CL, Mallozzi RP, Darrow RD, Schmidt EJ. Αποσυντονισμός πεδίου φάσης για ενεργό εντοπισμό καθετήρα. Magnetic resonance in medicine : official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine / Society of Magnetic Resonance in Medicine. 2010;63(5):1398-1403. [PubMed] [Google Scholar]

39. Schmidt EJ. MRI catheter guidance and steering of vascular procedures with a reduced heating risk. Academic radiology. 2011;18(3):267-269. [PubMed] [Google Scholar]
39. Schmidt EJ. Καθοδήγηση και καθοδήγηση καθετήρα μαγνητικής τομογραφίας σε αγγειακές επεμβάσεις με μειωμένο κίνδυνο θέρμανσης. Ακαδημαϊκή ακτινολογία. 2011;18(3):267-269. [PubMed] [Google Scholar]

40. Gao Y, Sandhu R, Fichtinger G, Tannenbaum AR. A coupled global registration and segmentation framework with application to magnetic resonance prostate imagery. IEEE transactions on medical imaging. 2010;29(10):1781-1794. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]
40. Gao Y, Sandhu R, Fichtinger G, Tannenbaum AR. Ένα συζευγμένο πλαίσιο σφαιρικής καταγραφής και τμηματοποίησης με εφαρμογή στην απεικόνιση του προστάτη με μαγνητικό συντονισμό. IEEE transactions on medical imaging. 2010;29(10):1781-1794. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

41. Han Q, Merck D, Levy J, Villarruel C, Damon JN, Chaney EL, Pizer SM. Geometrically proper models in statistical training. Information processing in medical imaging : proceedings of the conference. 2007;20:751-762. [PubMed] [Google Scholar]
41. Han Q, Merck D, Levy J, Villarruel C, Damon JN, Chaney EL, Pizer SM. Γεωμετρικά κατάλληλα μοντέλα στη στατιστική εκπαίδευση. Επεξεργασία πληροφοριών στην ιατρική απεικόνιση : πρακτικά του συνεδρίου. 2007;20:751-762. [PubMed] [Google Scholar]